Kosmik kemalarning parvozlari katta energiya sarfini talab qiladi. Masalan, uchirish maydonchasida turgan va uchirishga tayyor turgan “Soyuz” raketasining og‘irligi 307 tonnani tashkil etadi, shundan 270 tonnadan ortig‘i yoqilg‘i, ya’ni sherning ulushidir. Kosmosda harakat qilish uchun aqldan ozgan energiya sarflash zarurati, asosan, quyosh tizimining uzoq qismlarini o'zlashtirishdagi qiyinchiliklar bilan bog'liq.
Afsuski, bu yoʻnalishda texnik yutuq hali kutilmaydi. Yonilg'i massasi kosmik missiyalarni rejalashtirishning asosiy omillaridan biri bo'lib qolmoqda va muhandislar qurilmaning ishlash muddatini uzaytirish uchun yoqilg'ini tejash uchun barcha imkoniyatlardan foydalanadilar. Gravitatsion manevrlar pulni tejashning bir usuli hisoblanadi.
Kosmosda qanday uchish kerak va tortishish nima
Qurilmani vakuumda harakatlantirish printsipi (uni parvona, g'ildirak yoki boshqa biror narsa bilan surib bo'lmaydigan muhit) Yerda ishlab chiqarilgan barcha turdagi raketa dvigatellari uchun bir xil. Bu reaktiv zarba. Gravitatsiya reaktiv dvigatelning kuchiga qarshi turadi. Bu fizika qonunlariga qarshi kurashda g'alaba qozondiSovet olimlari 1957 yil. Tarixda birinchi marta inson qo'li bilan yaratilgan qurilma birinchi kosmik tezlikni (taxminan 8 km/s) egallab, Yer sayyorasining sun'iy yo'ldoshiga aylandi.
Ogʻirligi 80 kg dan sal koʻproq boʻlgan qurilmani past Yer orbitasiga olib chiqish uchun taxminan 170 tonna temir, elektronika, tozalangan kerosin va suyuq kislorod kerak boʻldi.
Koinotning barcha qonunlari va tamoyillari ichida tortishish, ehtimol, asosiylaridan biridir. U elementar zarralar, atomlar, molekulalarning joylashishidan boshlab va galaktikalar harakatigacha bo'lgan hamma narsani boshqaradi. Bu koinotni oʻrganishga ham toʻsqinlik qiladi.
Faqat yonilg'i emas
Yerning birinchi sun'iy sun'iy yo'ldoshi uchirilishidan oldin ham olimlar nafaqat raketalarning o'lchamlari va dvigatellarining quvvatini oshirish muvaffaqiyat kaliti bo'lishi mumkinligini aniq tushunishgan. Tadqiqotchilarni bunday hiyla-nayranglarni izlashga undagan hisob-kitoblar va amaliy sinovlar natijalari yer atmosferasidan tashqarida yoqilg‘i sarflaydigan parvozlar ekanligini ko‘rsatdi. Sovet dizaynerlari uchun birinchi shunday qaror kosmodrom qurilishi uchun joy tanlash edi.
Tushuntiramiz. Yerning sun'iy sun'iy yo'ldoshiga aylanish uchun raketa 8 km/s gacha tezlashishi kerak. Ammo bizning sayyoramizning o'zi doimiy harakatda. Ekvatorda joylashgan har qanday nuqta sekundiga 460 metrdan ortiq tezlikda aylanadi. Shunday qilib, nol parallel hududida havosiz kosmosga uchirilgan raketa o'z-o'zidan bo'ladisekundiga deyarli yarim kilometr bepul.
Shuning uchun SSSRning keng hududlarida janubdagi joy tanlandi (Boyqo'ng'irda sutkalik aylanish tezligi taxminan 280 m/s). Gravitatsiyaning raketaga ta'sirini kamaytirishga qaratilgan yanada ulug'vor loyiha 1964 yilda paydo bo'ldi. Bu italiyaliklar tomonidan ikkita burg'ulash platformasidan yig'ilgan va ekvatorda joylashgan birinchi "San-Marko" dengiz kosmodromi edi. Keyinchalik bu tamoyil bugungi kungacha tijorat sun'iy yo'ldoshlarini muvaffaqiyatli uchirayotgan dengizni ishga tushirish xalqaro loyihasining asosini tashkil etdi.
Birinchi kim boʻlgan
Chuqur kosmik missiyalar haqida nima deyish mumkin? SSSR olimlari parvoz yo'lini o'zgartirish uchun kosmik jismlarning tortishish kuchidan foydalanishda kashshoflar bo'lishdi. Ma'lumki, bizning tabiiy sun'iy yo'ldoshimizning orqa tomoni birinchi marta Sovet Luna-1 apparati tomonidan suratga olingan. Oy atrofida parvoz qilgandan so'ng, qurilma shimoliy yarim shar tomonidan unga burilishi uchun Yerga qaytishga ulgurishi muhim edi. Axir, ma'lumot (qabul qilingan fotosuratlar) odamlarga uzatilishi kerak edi va kuzatuv stantsiyalari, radio antenna idishlari aynan shimoliy yarim sharda joylashgan edi.
Amerika olimlari kosmik kemaning traektoriyasini o'zgartirish uchun tortishish manevrlarini muvaffaqiyatli qo'llashga muvaffaq bo'lishdi. "Mariner 10" sayyoralararo avtomatik kosmik kemasi Venera yaqinida uchib o'tgandan so'ng, quyoshning pastki orbitasiga chiqish uchun tezlikni kamaytirishga majbur bo'ldi. Merkuriyni o'rganing. Ushbu manevr uchun dvigatellarning reaktiv zarbasidan foydalanish o'rniga Veneraning tortishish maydoni tufayli avtomobil tezligi sekinlashdi.
Bu qanday ishlaydi
Isaak Nyuton tomonidan kashf etilgan va eksperimental tasdiqlangan universal tortishish qonuniga ko'ra, barcha massali jismlar bir-birini tortadi. Ushbu diqqatga sazovor joyning kuchi osongina o'lchanadi va hisoblab chiqiladi. Bu ikkala jismning massasiga ham, ular orasidagi masofaga ham bog'liq. Qanchalik yaqin bo'lsa, shunchalik kuchli. Bundan tashqari, jismlar bir-biriga yaqinlashganda, tortishish kuchi eksponent ravishda oshadi.
Rasmda katta kosmik jism (ba'zi sayyoralar) yaqinida uchayotgan kosmik kemalar traektoriyasini qanday o'zgartirishi ko'rsatilgan. Bundan tashqari, massiv ob'ektdan eng uzoqqa uchadigan 1-raqam ostidagi qurilmaning harakatlanish kursi juda oz o'zgaradi. 6-raqamli qurilma haqida nima deyish mumkin emas. Planetoid o'zining parvoz yo'nalishini keskin o'zgartiradi.
Gravitatsion sling nima. Bu qanday ishlaydi
Gravitatsion manevrlardan foydalanish nafaqat kosmik kemaning yo'nalishini o'zgartirish, balki tezligini ham sozlash imkonini beradi.
Rasmda kosmik kemaning traektoriyasi ko'rsatilgan, odatda uni tezlashtirish uchun foydalaniladi. Bunday manevrning ishlash printsipi oddiy: traektoriyaning qizil rang bilan belgilangan qismida qurilma undan qochib ketayotgan sayyorani quvib o'tayotganga o'xshaydi. Juda kattaroq jism kichikroq jismni tortish kuchi bilan tortib, uni tarqatib yuboradi.
Aytgancha, nafaqat kosmik kemalar bu tarzda tezlashtiriladi. Ma'lumki, yulduzlarga bog'lanmagan samoviy jismlar galaktikada kuchli va asosiy aylanib yuradi. Bu nisbatan kichik asteroidlar (aytmoqchi, ulardan biri hozir Quyosh tizimiga tashrif buyurmoqda) va munosib o'lchamdagi planetoidlar bo'lishi mumkin. Astronomlarning fikriga ko'ra, aynan tortishish kuchi, ya'ni kattaroq kosmik jismning ta'siri kamroq massiv jismlarni o'z tizimlaridan chiqarib yuboradi va ularni bo'sh fazoning muzli sovuqlarida abadiy sargardon bo'lishiga mahkum etadi.
Qanday qilib sekinlashtirish kerak
Ammo kosmik kemalarning gravitatsion manevrlaridan foydalanib, siz nafaqat tezlashtirishingiz, balki ularning harakatini sekinlashtirishingiz ham mumkin. Bunday tormozlash sxemasi rasmda ko'rsatilgan.
Traektoriyaning qizil rang bilan belgilangan qismida sayyoraning tortishishi, tortishish slingli variantdan farqli o'laroq, qurilma harakatini sekinlashtiradi. Axir, tortishish vektori va kemaning parvoz yo'nalishi qarama-qarshidir.
U qachon ishlatiladi? Asosan oʻrganilayotgan sayyoralar orbitalariga avtomatik sayyoralararo stansiyalarni chiqarish, shuningdek, quyoshga yaqin hududlarni oʻrganish uchun. Gap shundaki, Quyoshga yoki, masalan, yulduzga eng yaqin bo'lgan Merkuriy sayyorasiga qarab harakatlanayotganda, har qanday qurilma, agar siz tormozlash choralarini qo'llamasangiz, ixtiyoriy ravishda tezlashadi. Bizning yulduzimiz aql bovar qilmaydigan massaga va ulkan tortishish kuchiga ega. Haddan tashqari tezlikka erishgan kosmik kema Quyosh oilasining eng kichik sayyorasi Merkuriy orbitasiga kira olmaydi. Kema shunchaki o'tib ketaditomonidan, kichik Merkuriy etarlicha qattiq uni torting mumkin emas. Dvigatellar tormozlash uchun ishlatilishi mumkin. Ammo Quyoshga tortish traektoriyasi, aytaylik, Oyda, keyin esa Venerada, raketa harakatini minimallashtiradi. Bu shuni anglatadiki, kamroq yoqilg'i talab qilinadi va bo'shatilgan vazn qo'shimcha tadqiqot uskunalarini joylashtirish uchun ishlatilishi mumkin.
Igna teshigiga tushing
Erta tortishish manevrlari qo'rqoq va ikkilanmasdan amalga oshirilgan bo'lsa-da, eng so'nggi sayyoralararo kosmik missiyalarning marshrutlari deyarli har doim tortishish moslamalari bilan rejalashtirilgan. Gap shundaki, endi astrofiziklar kompyuter texnologiyalarining rivojlanishi, shuningdek, quyosh tizimining jismlari, birinchi navbatda ularning massasi va zichligi to'g'risida eng aniq ma'lumotlarning mavjudligi tufayli aniqroq hisob-kitoblarga ega. Va tortishish manevrini juda aniq hisoblash kerak.
Shunday qilib, sayyoramizdan zarur bo'lgandan uzoqroqqa traektoriyani yotqizish qimmat uskunalar rejalashtirilgan joyda umuman uchmasligi bilan bog'liq. Va massani kam baholasangiz, hatto kemaning sirt bilan to'qnashuviga tahdid solishi mumkin.
Manevrlar boʻyicha chempion
Buni, albatta, Voyajer missiyasining ikkinchi kosmik kemasi deb hisoblash mumkin. 1977-yilda ishga tushirilgan qurilma hozirda oʻzining yulduz tizimidan chiqib, nomaʼlum boʻlib ketmoqda.
Oʻz faoliyati davomida apparat Saturn, Yupiter, Uran va Neptunga tashrif buyurdi. Parvoz davomida Quyoshning jozibadorligi unga ta'sir qildi, undan kema asta-sekin uzoqlashdi. Ammo, yaxshi hisoblangan tortishish tufaylimanevrlar, sayyoralarning har biri uchun uning tezligi pasaymadi, balki o'sdi. Har bir o'rganilgan sayyora uchun marshrut gravitatsion sling printsipi asosida qurilgan. Gravitatsion tuzatish qo'llanilmaganda, Voyajer uni hozirgacha yubora olmas edi.
Voyagerlardan tashqari, Rosetta yoki New Horizons kabi taniqli missiyalarni boshlash uchun tortishish manevrlaridan foydalanilgan. Shunday qilib, Rosetta Churyumov-Gerasimenko kometasini qidirishdan oldin Yer va Mars yaqinida 4 tagacha tezlashtiruvchi tortishish manevrlarini amalga oshirdi.
