Pytanie:
Czy jest jakaś korzyść z wystrzeliwania statku kosmicznego z dużej szerokości geograficznej lub dlaczego Plesieck zbudowano tak daleko na północ?
gerrit
2013-07-19 15:32:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W przypadku wystrzeliwania satelitów lub innych statków kosmicznych bliskość równika ma znaczącą zaletę: moment pędu pomaga w uzyskaniu prędkości początkowej i można wystrzelić w dowolne nachylenie. Większość kosmodromów dla startów na orbicie znajduje się rzeczywiście na niższych szerokościach geograficznych, z co najmniej jednym głównym wyjątkiem: kosmodrom Plesetsk znajduje się na 63 ° N i według Wikipedii jest najbardziej aktywnym portem kosmicznym na Ziemia do wystrzeliwania na orbitę lub przestrzeń międzyplanetarną.

Od upadku Związku Radzieckiego jest to jedyny krajowy port kosmiczny w Rosji, a pusty teren wokół jest korzystny dla bezpieczeństwa, ponieważ pozwala na spadanie różnych stopni rakiet Do ziemi. Ale Rosja ma mnóstwo pustych terenów na niższych szerokościach geograficznych (chociaż nawet kazachski Bajkonur znajduje się na 46 ° N), więc dlaczego w ogóle zbudowano Plesieck w obecnym miejscu? Czy są jakieś zalety startowania z tak dużej szerokości geograficznej?

Cztery odpowiedzi:
#1
+24
PearsonArtPhoto
2013-07-19 15:44:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wystrzelenie statku kosmicznego z dużej szerokości geograficznej ma kilka zalet, w zależności od tego, czego dokładnie chcesz. Podstawową zaletą takiego systemu są orbity o bardzo dużym nachyleniu. Większość satelitów położonych nisko nad ziemią korzysta z dużego nachylenia iw rzeczywistości wiele z nich znajduje się na tak zwanej „synchronicznej orbicie Słońca” z niewielkim nachyleniem wstecznym. Jeśli wystrzeliwujesz z nachyleniem wstecznym, w rzeczywistości musisz wyeliminować cały obrót miejsca, z którego wystartujesz, co utrudni osiągnięcie orbity w pobliżu równika. Jednak na przykład wystrzelenie satelity równikowego byłoby trudniejsze.

Prędkość obrotu na równiku wynosi około 40000 km / 24 godziny lub 1670 km / godzinę Minimalna prędkość orbitalna Ziemi wynosi około 29000 km / godz. Tak więc, chociaż uzyskujesz przewagę w prędkości obrotowej z obrotu Ziemi, nie jest to wystarczająco istotne, gdy inne czynniki nie odgrywają ważnej roli, w rzeczywistości jest o wiele więcej czynników, z którymi musisz się zmagać.

I jak podał @ernestopheles w swojej odpowiedzi, istnieje wiele nietechnicznych powodów, aby mieć to jako lokalizację, a mianowicie, że był to obiekt startowy dla jądrowych międzykontynentalnych pocisków balistycznych, a ponieważ wiele z nich jest wycofanych z eksploatacji, są one łatwo dostępne , ale transportowanie ich w inne miejsce nie ma większego sensu. Ponadto dostępne są również udogodnienia.

Racja, nie zdawałem sobie sprawy, że na orbitach wstecznych łatwiej jest to osiągnąć z dużych szerokości geograficznych.
W przypadku znacznie nachylonych orbit wstecznych, tak. Wystrzelenie bezpośrednio na wsteczną orbitę równikową z równika jest tańsze niż wystrzelenie z, powiedzmy, 45 stopni szerokości geograficznej i obrócenie orbity o pozostałe 45 stopni.
#2
+19
s-m-e
2013-07-19 15:42:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Budowa jeszcze jednej (krajowej) strony startowej nie jest łatwa ani tania. Jest dużo kwestii logistycznych, którymi trzeba się zająć.

Jeśli chodzi o twoje pytanie, musisz zrozumieć historię rosyjskich lotów kosmicznych i Plesieck. Został zbudowany w celu wystrzelenia międzykontynentalnych rakiet balistycznych nad biegunem północnym do Ameryki Północnej. Należy pamiętać, że rakiety Sojuz pochodzą z rakiety R-7, która została pierwotnie opracowana do przenoszenia głowic nuklearnych. Zarówno nowoczesny Sojuz, jak i R-7 mają ten sam typ wyrzutni, montażu itp. Poza tym, utrzymywanie Plesiecka otwartego np. starty polarne (duże nachylenie) nadal mają sens z czysto technicznego punktu widzenia.

#3
+7
CallMeTom
2020-01-14 16:00:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Orbity Molniya

Jak napisała Aurovrata

Plesetsk jest w rzeczywistości idealnie położony, aby wystrzelić satelity na orbity Molniya, w wyniku czego o wiele więcej startów niż Bajkonur.

A lub lepiej ORBITA Molniya ma nachylenie 63,4 °. Lauchpades znajduje się około 62,9 ° N.

Więc wystrzelenie prawie prosto wschód (co daje maksymalny wkład z obrotu ziemi), nie musisz zbytnio zmieniać nachylenia, aby znaleźć się na orbicie molniya.

Zmiana nachylenia jest jednym z kosztownych manewrów, które możesz wykonać , więc starasz się wejść na właściwą orbitę nachyloną (łatwe, jeśli celujesz w nachylenie większe niż twój latytut, nie jest możliwe w drugą stronę). Wiedząc, że uruchomią całą grupę Molniy, Sowieci uznali, że bardziej efektywne będzie kosmodrom na szerokości nieco poniżej 63,4 ° niż tracił dużo deltaV przy każdym starcie.

bardzo ładna odpowiedź!
#4
+4
Aurovrata
2016-11-16 15:28:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Idealna strona startowa

Poprzednie odpowiedzi wskazują, że istnieje wiele czynników wpływających na wybór odpowiedniej strony startowej. Jednak zakładając strategiczny wymóg długoterminowego dostępu do przestrzeni kosmicznej, dominującymi czynnikami są dobre prześwity pozbawione zaludnionych obszarów na wschód od miejsca startu i jak najbliżej równika.

Po co wystrzelić na wschód

Obrót Ziemi może pomóc w wystrzeleniu rakiety, zwiększając jej ładowność. Powierzchnia ziemi ma prędkość styczną (równoległą do powierzchni ziemi), która jest skierowana na wschód. To główny powód, dla którego firmy takie jak Sea Launch opracowały platformę morską, którą wyciągają na równik, aby uzyskać maksymalne przyspieszenie.

Udało mi się znaleźć matematyczną demonstrację jako odpowiedź na podobne pytanie w tym wątku przy użyciu równania rakietowego Ciołkowskiego:

$ v_f = v_eln (\ frac {m_i} {m_f}) $

które pozwala obliczyć początkową masę rakiety $ m_i $ jako funkcję masy końcowej $ m_f $ (pusta rakieta + ładunek), końcowej prędkości orbitalnej $ v_f $ i prędkości wydechowej rakiety $ v_e $.

Pamiętając, że to równanie nie bierze pod uwagę siły grawitacji działającej na rakietę, wciąż możemy zrozumieć, jak prędkość obrotowa Ziemi odgrywa rolę w ekonomice startów rakiet. $ v_e $ i masa końcowa $ m_f $ są stałymi dla danej kombinacji rakiety i ładunku. Końcowa prędkość orbity $ v_f $ zmienia się w rzeczywistości w zależności od położenia platformy startowej względem równika.

Prędkość styczna Ziemi na równiku to jej obwód ($ 2 \ pi r $, $ r $ = 6000 nieparzystych kilometrów) podzielone przez czas okrążenia, nieco mniej niż 24 godziny, co daje łączną prędkość 465 m / s.

Tak więc wstawienie wszystkich liczb do równania pozwala obliczyć masę początkową $ m_i $ naszej rakiety wystrzelonej z równika lub z pozycji o niższej prędkości stycznej. Im bliżej równika, tym niższe $ m_i $ dające taką samą sumę $ v_f $.

Istnieją 2 alternatywne sposoby obliczenia tego, utrzymując $ m_i $ na stałym poziomie zwiększając $ m_f $, umożliwiając ładunek dla startów równikowych lub aby utrzymać stałe wartości $ m_f $ i $ m_i $ i obliczyć większe $ v_f $, pozwalając na wyższe orbity.

Oryginalny wątek oblicza je dla rakiety Sojuz wystrzelonej na różnych szerokościach .

Wystrzelenie równikowe ma wpływ na ładunek, jaki może przenieść rakieta, z powodu wykładniczej natury równania. Jeśli porównamy orbity LEO (niezależnie od ich orientacji, czy to równikowej, biegunowej czy pośredniej), zyski są dość małe, rzędu setek kg.

Jeśli jednak porównamy orbity GTO, gdzie większość komercyjnych ładunków jest wysyłana, a następnie zyski mogą wzrosnąć o nawet 25%. Głównym tego powodem jest fakt, że zmiana płaszczyzny orbitalnej musi wejść w życie, co jest powodem, dla którego Sea Launch opracował platformę startową platformy morskiej, ponieważ oszczędności ekonomiczne były tego warte.

Ponadto Badanie NASA z 1959 roku dokonało szczegółowych obliczeń redukcji kosztów wystrzelenia rakiety Saturn z równika w porównaniu z przylądkiem Canaveral i wykazało, że równikowe LEO są o 80% tańsze pod względem paliwa ze względu na wymagane zmiany płaszczyzny orbity.

Bardziej szczegółowe wyprowadzenie równania rakiety z siłą grawitacji działającą na rakietę można obejrzeć online na stronie internetowej MIT. Należy również zwrócić uwagę, że rakiety postojowe zmniejszają rzeczywistą ładowność. Jeśli powiemy, że rakieta dwustopniowa to 80% paliwa, 10% rakiety i 10% ładunku, ładunkiem pierwszego stopnia jest 2. stopień, a więc rzeczywisty ładunek to 10% drugiego stopnia, czyli 10% 10% początkowa rakieta, czyli 1%.

Dlaczego Rosja wystrzeliła tak wiele satelitów z Plesieck

Plesieck nie jest idealnym miejscem startu, jednak Rosjanie musieli opracować alternatywne rozwiązania orbitalne, aby sprostać ich potrzebom. Dostęp do orbit GSO dla satelitów komunikacyjnych / pogodowych / szpiegowskich był zbyt kosztowny, dlatego opracowali alternatywne rozwiązanie, które zamiast tego wykorzystało wady lokalizacji Plesieck jako szansę.

Wysoka miejsca startów o szerokości geograficznej lepiej nadają się do uzyskiwania dostępu do orbit polarnych lub orbit wysoce eliptycznych (lub orbit HEO).

Rosyjskie zapotrzebowanie na satelity komunikacyjne i pogodowe zostały zaspokojone poprzez udoskonalenie orbity HEO znanej jako orbita Molniya (po rosyjsku Błyskawica). Orbity Molniya to orbity o zmiennej prędkości, wolniejsze w apogeum (punkt najbardziej oddalony od Ziemi) i szybsze w perygeum (najbliższe zbliżenie do Ziemi).

Rosjanie udoskonalili tę orbitę do tego stopnia, że ​​satelita okrążałby Ziemię dwa razy dziennie, z apogeum pośrodku rosyjskiego, a drugiego w USA. Doprowadziło to do powstania satelitów o podwójnej funkcji, szpiegujących Stany Zjednoczone przez 9 godzin dziennie, a następnie okrążających dno Ziemi i służących jako satelity komunikacyjne / nadawcze / pogodowe dla Związku Radzieckiego przez kolejne 9 godzin dziennie (patrz to ilustracja).

Wadą tej orbity jest to, że wymaga ona kilku satelitów, aby zapewnić ciągłe pokrycie całej powierzchni Rosji. Satelity są również narażone na działanie pasów promieniowania Van Allana 4 razy dziennie, co skraca ich żywotność. Rosjanie regularnie modernizowali satelity, udoskonalając orbity, a także technologię satelitarną.

Plesieck jest w rzeczywistości idealnie położony, aby wystrzelić satelity na orbity Molniya, w wyniku czego wystrzelono znacznie więcej niż Bajkonur.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...