Acasă> Citat
DE LA COSMOS - ORDINEAZA PE PĂMÂNT
Imaginați-vă că nava spațială a terminat sarcina de a explora una dintre planete și a reveni pe Pământ. Acesta zboară de multe ori mai repede decât o cochilie de artilerie trasă de un tun puternic.
DE LA COSMOS - ORDINEAZA PE PĂMÂNT
Cum se poate face acest lucru cel mai rațional, din ce direcție ne apropiem de oceanul albastru al Pământului, la ce unghi se aruncă în el, pentru a nu arde ca un meteorit și, cât mai curând posibil, să devină un satelit al Pământului?
Dacă o navă interplanetară a intrat în aerul oceanului fără să-și reducă viteza, ar arde ca o piatră ceresc încă la periferia straturilor dense din atmosferă. La urma urmei, atunci când corpul, care se mișcă cu o viteză extraordinară, încetinește, energia sa de mișcare devine termică. De aceea, miezul plumb al glonțului se topește când se lovește de un zid de piatră, ciocanul este încălzit în timp ce forjarea metalului. Înainte de lansarea navei spațiale, nava trebuie să zboare de mai multe ori pe glob în atmosfera superioară pentru a-și reduce viteza, în primul rând la prima viteză cosmică, de aproximativ 8 km / sec. Aceasta este viteza cu care aparatul devine un satelit al planetei noastre.
În ceea ce privește un observator situat la Polul Nord, planeta noastră se rotește în sens antiorar. Prin urmare, o orbită circulară, o navă spațială trebuie să meargă „în căutarea“ a Pământului se rotește în jurul axei sale de la vest la est. În acest caz, viteza navei în raport cu un punct de pe ecuator, este mai mică decât aproape o jumătate de kilometru pe secundă. Cu toate acestea, viteza navei față de Pământ este imens. Doar cât de aproape planeta trebuie să treacă prin prima dată când o navă spațială care zboară la o anumită viteză, pe de o parte, sub influența gravitației pentru a schimba direcția și du-te în jurul planetei, iar pe de altă parte - nu arde în timpul re-intrare?
Mai întâi, astronauții de pe nava interplanetară vor avea în vedere faptul că planeta lor nativă se rotește în jurul axei. În 24 de ore, fiecare punct de pe ecuator rulează aproximativ 40 000 km (aceasta este circumferința Pământului). Astfel, distanța orară a fiecărui punct al suprafeței la ecuator este de 1666 km. Nu toate aeronavele moderne au această viteză.
Într-o orbită circulară, nava nu se poate deplasa imediat, va trebui să facă mai multe revoluții de-a lungul unei traiectorii eliptice.
Oamenii de știință au fost mult timp dezvoltat teoretic posibil modalități de a tranziției de la revenirea nava spațială pe orbită în jurul Pământului. Unul dintre ei, numit revenirea metodei de frânare elipse [6], vom analiza acum. Nava spațială (fig. 2) se deplasează în zona Pământului într-un parabole cu o viteză de 11,2 km / sec, și străpunge oceanul de aer, doar atingând straturile dense ale atmosferei, viteza este redusă în acele straturi ale atmosferei, iar aripile navei a crea o forță de „ridicare“ îndreptate spre centru Pământ. Această forță, trăgând nava pe Pământ denaturează traiectoria de zbor și afișează nava pe prima eliptice, iar apoi pe un traseu circular.
Prin urmare, pentru o reducere rapidă a vitezei, este avantajos să direcționăm vehiculul care se întoarce din spațiu astfel încât, la prima îndoire în jurul globului, să treacă cât mai mult posibil de pe suprafața planetei noastre.
Durata fiecărei curse va fi determinată de cât de aproape de suprafața planetei va trece prima dată nava spațială. De exemplu, dacă la prima elipsă "frână" trece la o altitudine de aproximativ 80 km, se va ocupa, reducând viteza, timp de nouă zile. Apoi va ieși într-o orbită circulară complet în atmosferă. Dacă nava interplanetară zboară la o altitudine de aproximativ 65 km, timpul de frânare va fi de numai 9 ore.
Fig. Deci, va intra în nava spatiala a Pamantului
Cu toate acestea, nu este profitabil datorită încălzirii și mari accelerații aerodinamice excesive, care vor fi de testare a vehiculului. Astfel, în cazul în care perigeu (punctul cel mai apropiat de pământ) al primei elipsei de frânare este de 80 km, suprafața mașinii se încălzește până la aproximativ 1000 ° C, în timp ce accelerația nu depășește 0,2 accelerația gravitațională la suprafața pământului. Dacă, totuși, nava va avea loc la o altitudine de 67 de km, accelerația depășește pământul de 1,8 ori, iar temperatura pielii ajunge la 1500 ° C.
Din aceste calcule este clar că întoarcerea navei spațiale la orbitele de frână va necesita o precizie și o sensibilitate excepțională a dispozitivelor de comandă.
De aceea, atunci când controlam o aeronavă care se întoarce din spațiu prin elipsele de frână, este necesar să se măsoare magnitudinea și direcția vitezei sale cu o precizie foarte mare. Calculele arată că o eroare în măsurarea direcției vitezei cu doar o sută de grade va duce la o abatere a înălțimii perigei a primei elipse de frână cu 12 km. Dacă viteza navei se abate de la valoarea specificată cu doar 0,0015 km / sec, perigeul se va schimba cu 9 km. Inexactitatea în determinarea direcției de zbor a aeronavei cu 0,01 grade la o distanță de raza a patru Pământ va crește durata de inhibare de cinci ori.
Foarte importantă în decelerare este forma navei.
Desigur, puteți reduce viteza navei și într-un alt mod. Pentru a face acest lucru, ar fi necesar să se includă motoarele cu rachetă de tracțiune inversă. Dar acest lucru duce la necesitatea de a avea la bordul vehiculului interplanetar rezerve mari de combustibil. Pentru a stinge viteza navei cu o greutate utilă de 7 tone de la 11 la 7,6 km / sec cu ajutorul motoarelor de rachetă străine moderne la întoarcerea din spațiu, este necesar să existe aproximativ 27 de tone de combustibil la bord. Aceasta va crește greutatea totală a lansării rachetei de patru ori. Întoarcerea navei cu aceeași greutate utilă pentru elipsele frânate, calculată cu mare precizie, va necesita doar 140 kg de combustibil. Se va cere compensarea abaterilor neprevăzute față de traiectoria calculată și ajustarea vitezei.
Fig. Cabina navei-disc la intrarea în atmosfera Pământului va fi în zona de vid absolut
Care este forma cea mai probabilă a unei aeronave capabile să stingă viteze cosmice înalte și să apară de-a lungul elipsei de frână într-o orbită circulară în jurul Pământului? Luați în considerare schema descrisă recent [7] a navei-disc. Discul trebuie să pătrundă în atmosferă la un unghi egal cu 45 de grade, așa cum se arată în Fig. Pentru ca dispozitivul să nu se bată în zbor, acesta trebuie să se rotească în planul discului.
Suprafața fierbinte a navei poate fi în acest caz un disc plat care va arde parțial când intră în atmosfera Pământului. Datorită încălzirii puternice a navei, nu este posibilă contactarea cu atmosfera pentru o lungă perioadă de timp. Prin urmare, apogeul (punctul orbitei cel mai îndepărtat de Pământ) al primelor elipse de frână trebuie să fie neapărat în afara atmosferei. Astfel, discul navei după fiecare "scufundare" în oceanul albastru va ieși din ea pentru a se răci în expansiunile cosmosului.
Cu o viteză de zbor de 11,2 km / sec, care este de 34 de ori mai mare decât viteza sonoră de aproximativ 330 m / s, presiunea din spatele undei de șoc în față față de fluxul de suprafață depășește presiunea ambiantă cu 1085 de ori. Temperatura constantă la o astfel de frânare va fi aproape de 50000 de grade. Suprafața inferioară a dispozitivului orientată spre Pământ va fi în vid. Se presupune că așezați cabina astronauților pe ea, pentru ao proteja de efectele temperaturilor ridicate.
De îndată ce discul începe să se deplaseze de-a lungul unei traiectorii circulare, se va întoarce și cabina cosmonautului va fi pe partea de sus.
Zborul de-a lungul elipsei de frână ar trebui să continue până când viteza scade la aproximativ 8 km / sec, ceea ce corespunde vitezei satelitului care zboară la o altitudine constantă și relativ mică.
Întoarcerea unei nave spațiale interplanetare din spațiu în atmosferă este asociată cu rezolvarea unor probleme termice neobișnuit de dificile. Cu toate acestea, vidul aerodinamic protejează cele mai importante părți ale aeronavei de disc de expunerea directă la gazele fierbinți. Acest lucru va ajuta nava interplanetară să pătrundă în siguranță pe orbită în jurul Pământului și să reducă viteza la primul zbor spațial.
După ce viteza orbitei este semnificativ mai mică de 8 km / sec, discul navei nu va mai putea să părăsească atmosfera pentru răcire. Cu toate acestea, chiar și în acest caz, schimbarea poziției discului față de direcția de zbor, se poate deplasa de-a lungul unei traiectorii cu altitudine variabilă periodic.
Care sunt cele mai probabile modele de aeronave capabile să stingă viteza spațiului când se întorc din spațiu?
Acasă> Citat
Trimiteți-le prietenilor: