Mi legyen a pályán

Mi legyen a pályán?

Kiválasztás pályára - ez azt jelenti, hogy meghatározza a formáját (legyen az, például, kör alakú vagy hosszúkás ellipszis), a maximális és minimális magasság fölött a Föld felszínét, a kezelés időtartamától, valamint a dőlésszög az orbitális áthaladó sík tömegközéppontja a föld, az egyenlítői síkkal .

pályája választás előtt határozzák meg minden; ACS cél, különböző tudományos célokat amely megoldja ACS nyomja mindegyik saját, talán nagyon ellentmondásos, követelményeknek. Még ha az ACS képes lesz változtatni a paramétereket a pályája, a tartomány ezek a változások valószínűleg korlátozott, és a probléma a választás nem eltávolított pályára.

De nem tudjuk folytatni kiválasztásában pályára csak; Kívánt tekintet nélkül a technikai képességek azon sugárzás vagy egyéb orbitális paramétereket. Nyilvánvaló, hogy a magasabb pályára a nehezebb ACS vagy annak elemei, szállított pályára, annál nagyobb a szükséges erő booster.

Sőt, a pályára határozza meg egyéb tényezők, mint például a hatékonyság Antiradiation védelmét a személyzet, maximális időtartama követelmény megléte az állomás a legalacsonyabb költséggel energia a korrekció a pályán, és a lehetőséget, hogy megbízható minőségű rádió- és távközlési legénység Föld rakéta közötti kommunikáció hatékonyságát a föld és az ACS et al.

Már mondta, hogy a választás orbitális magasságot, különösen a maximális magasságot (a csúcs) és a minimális (földközelben) és a kezelés időtartama, azaz a Az idő egy teljes fordulatot a Föld körül, akkor nagyon nehéz összeegyeztetni a kívánságait különböző tudósok. Például, a csillagászati ​​megfigyelések és asztrofizikai spektrális mérések ACS kell lennie szinte túl a legfelső réteg a légkörben. Minél nagyobb a magassága a pályán, annál jobb. De geofizikai vizsgálatok ezzel szemben kívánatos, közelebb lehet a Föld pályája a leghatékonyabb felhasználását mindenféle eszközök, beleértve az optikai, megfigyelésére felhőzet, és a különböző részein a föld felszínét. De a minimális repülési magasság és ebben az esetben kell korlátozni: a jelentős magasságának csökkentését élesen szűkült a Föld felszíne, megosztott felülvizsgálatát.

Sekély Pályamagaság, különösen földközelben is hátrányos, mert az csökkenti a fennállásának időtartama ACS a pályára, mivel a tompított pont ACS földközelben fog esni egy sűrűbb rétegeiben a légkör, és így fékezve. pályára magasságban változás nagyban befolyásolja az intenzitást a orbitális fékezési test: például magasságának csökkentésével a körpálya 225-200 km majdnem felére csökkenti a létezését ACS a pályára. Időtartamának növelése ACS létezését viszonylag alacsony magasságban speciális motorok, azaz további energiaköltségek.

Talán a legszigorúbb követelményeket a magassága a pályára jelenléte által okozott hatalmas Föld-közeli sugárzási zóna - az úgynevezett Föld sugárzási övek (6. ábra). Rendkívül nehéz súly alatt a meglévő anyagok árnyékolás szükséges biztonságos marad szereplő személy ezeket a zónákat, egyszerű kiválasztott emberes űrhajók, mint pályája, amely alatt helyezkedtek sugárzási övek.

Ábra. 6. A sugárzási öv a Föld:
I - belső; II - Külső; III - a legkülső

Külföldi tudósok úgy vélik, hogy a meglévő eszközök sugárvédelmi nem valószínű, hogy egy sor magasságát 800-50 000 km volt elérhető a következő években, hogy az ember hosszú távú orbitális járatok tekintetében. Ezért megérdemlik a viszonylag alacsony pályája ACS a legnagyobb figyelmet, a tetőpont nem több, mint 800 km. Ilyen magasságban (és ezek egészen elfogadható a különböző nézőpontok), akkor a meglehetősen nagy ACS. Másrészt, ha a földközelben alatti tengerszint feletti magasság 450 km nagy ACS megkövetelhetik segédmotorok, mint légellenállás befolyásolja a pályaelemek. De ezek azonos magasságban elfogadhatók kisméretű ACS, amelynek célja a nem tartós élet munkáját.

Így a pályára ACS kell helyezni egy sor magasságban 450-800 km. Persze, hogy a meghatározott pályán nem lehet egy nagy elliptikus. Ez bizonyos mértékig csökkenti annak lehetőségét, ACS, de szerint a külföldi tudósok, erősen hosszúkás alakú pályán, és a legtöbb esetben nem lesz szükség.

Sőt, nagyon pontos körpálya szükséges a legtöbb tudományos problémák, azaz azonos magasságban kering éli és földközelben.

Előállítása a körpálya érjük minimális intrinsic sebességgel, és ennek következtében a kisebb fogyasztás az üzemanyag. Ezen kívül a pályán keringenek egyszerűsítése manőverezés találkozó űrhajó ACS.

Azt mondta, hogy a gép a pályán megfelelően kell tájolva, az egyenlítői síkjában. Annak megállapítására, a legkedvezőbb orientációja az állomás pályáján sík, amelynek célja, hogy megoldja összetett tudományos problémák, szükséges, hogy azok kielégítik számos ellentmondó követelmények. Tehát szükség van, hogy vegye figyelembe a precesszió a pályára, vagyis egyenletes forgatása pályasíkon képest a Föld tengelye miatt zavaró hatását a Föld gravitációs tere.

Köztudott, hogy a minimális energiafogyasztás injektálás során pályára ACS biztosított, ha az utóbbi hazugság az egyenlítői síkban és a dob végezzük irányban nyugatról keletre, azaz Föld forgása. Azonban egyenlítői pályák érdekesek csak néhány tudományos és technikai célokra (például, ami egy relét műholdas napi forgalomban időszak).

Sikeres végrehajtása a legtöbb csillagászati ​​és geofizikai mérések és kísérletek, különösen a nagy pontosságot feltérképezése ég és a föld felszínén függ a szélességi tartományban, amely elfog állomás pályáján. Figyeljük meg, hogy a forgatás miatt a Föld a láthatáron az állomás minden meridiánok következetesen csökken, de attól függően, hogy az időszak a kezelés állomás áthaladási sebesség meridián hálózat más lesz. Ez azt jelenti, hogy a nagy időszakokban a két pont közötti távolság feküdt ugyanazon a szélességi fokon, amely felett az állomás kerül sor két egymást követő tekercsek nagyon nagy lehet.

Egyenlítő és a pályán közel hozzájuk teljesen alkalmatlan geofizikai megfigyelések, mint például a véleményét a rendelkezésre álló pályák csak egy kis csík az egyenlítő mentén. Növelve a magassága az egyenlítői pályán nem javítja a diagramok, mivel ez csökkenti a látszólagos mérete részek a föld felszínén. A felület áll rendelkezésre megfigyelés növeli a dőlésszöge pályája síkjára az egyenlítő. Poláris pályán, a sík, amely áthalad a Föld pólusai, amely teljes lefedettséget a megfigyelések a Föld felszínén, és nem érinti a precesszió. Például, egy poláris pályára magasságban 600 km összesen „fedél” a Föld felszínén nem érünk el fél nap (vagy hét fordulat állomás), és a „bevonat” a megvilágított felület a nap, - naponta.

Polar kering nagyon előnyös ACS, felhasználásra szánt bolygóközi állomások űrhajók indított egy gyöngy ACS lehet viszonylag alacsony anti-sugárvédelem. Miután konfiguráció a Föld-közeli sugárzási zónákat olyan, hogy a pólus területén sugárzás intenzitása közel nulla. Sarkvidéki régiók, amelyen keresztül halad az állomás periodikusan vezetés közben egy poláris pályán, egy természetes átjáró biztonságos exit hajók a világűrben, és vissza őket a Földre.

Csillagászati ​​megfigyelés szempontjából is fontos a másik pályára orientáció - tekintetében az ekliptika síkjában. azaz síkra, amelyben fekszik a Föld körüli pályára (a Föld forgástengelyének teszi szöget 66 ° 33 „). Az időtartam folyamatos nyomon követése a nap, a bolygók, csillagok i közvetlenül függ ez az irányvonal, a maximális időtartama a megfigyelés a Nap, bármely bolygó vagy csillag kapunk minden esetben, amikor egy bizonyos szögben a síkok közötti az ekliptika és pályája ACS.

Például poláris pályán ACS, amely abban rejlik síkjára merőleges az ekliptika síkjában, lehetővé teszi, hogy évente kétszer folyamatosan 52 napig megfigyelni a napot.

Kiválasztása a legelőnyösebb tájékozódás a pályára ACS megfigyelni a bolygók sokkal nehezebb, mint abban az esetben betartva a napot. A legjobb esetben is képes lesz elérni egy pár órát egy éves folyamatos megfigyelés az egyik vagy másik bolygón.

Amikor kiválasztja az optimális tájolása ACS csillagászati ​​megfigyeléseket figyelembe kell venni, hogy a keringési síkja a dőlésszöge 60 ° -nál kisebb a az ekliptika síkjának alkalmatlanok, mert a mozgás a pályán állomás folyamatosan áthalad a Föld árnyéka, amely a Nap és a bolygók.

Ábra. 7. Az egyik lehetséges pályáját emberes állomások

Példaként a pályára szánt adatokat ACS cég (USA) „Lockheed” bizonyos mértékben kielégíti a legtöbb követelményt figyelembe venni:

tetőpont - 720 km;

földközelben magasság - 560 km;

keringési ideje - 97,2 perc;

dőlésszöge az egyenlítői síkkal - 80 °;

sebesség precesszió nyugatra tartó - 1 ° naponta.

Egy ilyen pályán (7.) Nyújt szinte teljes „lefedettség” a Föld felszíne tart geofizika célra, meteorológia, térképészet, földmérés, navigáció, és így tovább. G. Co állomás mozog egy ilyen pályán lesz évente kétszer 50 napig folyamatosan megfigyelni a napot. Nyugat irányában precesszió pályára, ahol az állomás megszűnik több a Föld mozgását a Nap körül hozzájárul időtartama megfigyelésére bolygók.

Egy ilyen pályán némileg gyengébb sarki pályák tekintetében az optimális körülmények szükségesek a tudományos kutatás, de előnyökkel jár a képességek meglévő rakéta booster, mint a dob is végezhetjük keleti irányban, azaz a a Föld forgási sebessége. A végső sebességet, ami kell, hogy dolgozzon ki egy rakéta eléri poláris pályán ugyanazokat az értékeket apogee és földközelben, 65 m / s több.

Felajánlott pályára van még egy előnye: a szükséges pontosság rakéta kontroll befecskendezés során ACS viszonylag alacsony pályára (elfogadható hiba irányába ± 0,5 °, és a megengedett eltérés a számított végső sebesség ± 15 m / sec).

És van az a kérdés, hogy hogyan technikailag fogant, hogy megoldja a problémát, stabilitásának fenntartása formájában a pályán? Amerikai cég „Lockheed” Szakértők úgy vélik, hogy ez a probléma megoldható, ha a két - háromszor egy évben, röviden közé tartozik a különleges motor egy kis rúd korrekció. És ha a fedélzeten az állomás lesz a plazma vagy Ionhajtómű hogy hozzon létre egy kis állandó tapadást, miközben a pontosság és időtartama paramétereit a pálya még jobban fog nőni.

Figyelemre méltó az a javaslat, hogy az alacsony pályán (150 km, és alább) a beszívott levegő és a felhalmozási a felső légkörben. Pályán keringő ACS lehet gyűjteni a levegő a fluidizált állapotban speciális tartályokban ezt követő elválasztásával be oxigén és nitrogén. Folyékony gázok fogja találni a fedélzeten ACS legszélesebb alkalmazás. Oxigén lehet használni bolygóközi űrszonda indult a Földről tankolás. Továbbá, a folyékony oxigén és a nitrogén összegyűjtjük egy alacsony pályára, lehet használni az igényeinek leginkább ACS. Oxigént használnak, hogy fenntartsa a személyzet tagjai, és mint oxidálószer a motorok a pályaelemek változik.

Nitrogén is lehet használni, mint a munkaközeg korrekciós propulziós (ion, plazma). Így a kiigazítás az alacsony pályára, amelyek paramétereit nagyban befolyásolja az ellenállást a közeg elegendő csak a földi üzemanyag-ellátás kezdeti szakaszában orbitális repülés.