Penerbangan kapal angkasa melibatkan penggunaan tenaga yang besar. Sebagai contoh, kenderaan pelancar Soyuz, berdiri di atas pad pelancaran dan bersedia untuk dilancarkan, mempunyai berat 307 tan, yang mana lebih daripada 270 tan adalah bahan api, iaitu bahagian terbesar. Keperluan untuk menghabiskan sejumlah besar tenaga untuk pergerakan di angkasa lepas sebahagian besarnya berkaitan dengan kesukaran untuk menguasai sistem suria yang jauh.
Malangnya, penemuan teknikal ke arah ini masih belum dijangka. Jisim propelan kekal sebagai salah satu faktor utama dalam merancang misi angkasa lepas, dan jurutera mengambil setiap peluang untuk menjimatkan bahan api untuk memanjangkan operasi peranti. Gerakan graviti ialah satu cara untuk menjimatkan wang.
Cara terbang di angkasa dan apakah itu graviti
Prinsip menggerakkan peranti dalam vakum (persekitaran yang mustahil untuk ditolak sama ada dengan kipas, atau roda, atau apa-apa lagi) adalah sama untuk semua jenis enjin roket yang dibuat di Bumi. Ini adalah tujahan jet. Graviti menentang kuasa enjin jet. Pertempuran menentang undang-undang fizik ini telah dimenangisaintis Soviet pada tahun 1957. Buat pertama kali dalam sejarah, radas yang dibuat oleh tangan manusia, setelah memperoleh kelajuan kosmik pertama (kira-kira 8 km / s), menjadi satelit buatan planet Bumi.
Ia mengambil kira-kira 170 tan besi, elektronik, minyak tanah yang telah disucikan dan oksigen cecair untuk melancarkan peranti seberat lebih 80 kg ke orbit Bumi yang rendah.
Daripada semua undang-undang dan prinsip alam semesta, graviti, mungkin, salah satu yang utama. Ia mengawal segala-galanya, bermula dengan susunan zarah asas, atom, molekul dan berakhir dengan pergerakan galaksi. Ia juga merupakan penghalang kepada penerokaan angkasa lepas.
Bukan sahaja bahan api
Malah sebelum pelancaran satelit Bumi buatan pertama, saintis memahami dengan jelas bahawa bukan sahaja meningkatkan saiz roket dan kuasa enjin mereka boleh menjadi kunci kejayaan. Para penyelidik telah digesa untuk mencari helah sedemikian dengan hasil pengiraan dan ujian praktikal, yang menunjukkan bagaimana penerbangan memakan bahan api di luar atmosfera bumi. Keputusan pertama sedemikian untuk pereka Soviet ialah pilihan tapak untuk pembinaan kosmodrom.
Mari kita jelaskan. Untuk menjadi satelit buatan Bumi, roket itu perlu memecut hingga 8 km/s. Tetapi planet kita sendiri sentiasa bergerak. Mana-mana titik yang terletak di khatulistiwa berputar pada kelajuan lebih daripada 460 meter sesaat. Oleh itu, roket yang dilancarkan ke ruang tanpa udara di kawasan selari sifar akan dengan sendirinyabebas hampir setengah kilometer sesaat.
Itulah sebabnya, di kawasan luas USSR, tempat di selatan dipilih (kelajuan putaran harian di Baikonur adalah kira-kira 280 m/s). Projek yang lebih bercita-cita tinggi bertujuan untuk mengurangkan kesan graviti pada kenderaan pelancar itu muncul pada tahun 1964. Ia adalah kosmodrom marin pertama "San Marco", yang dipasang oleh orang Itali dari dua platform penggerudian dan terletak di khatulistiwa. Kemudian, prinsip ini membentuk asas projek Pelancaran Laut antarabangsa, yang berjaya melancarkan satelit komersial sehingga hari ini.
Siapa yang pertama
Bagaimana pula dengan misi angkasa lepas? Para saintis dari USSR adalah perintis dalam menggunakan graviti badan kosmik untuk mengubah laluan penerbangan. Bahagian belakang satelit semula jadi kita, seperti yang anda tahu, mula-mula difoto oleh alat Soviet Luna-1. Adalah penting bahawa selepas terbang mengelilingi bulan, peranti itu mempunyai masa untuk kembali ke Bumi supaya ia akan beralih kepadanya oleh hemisfera utara. Lagipun, maklumat (imej fotografi yang diterima) perlu dihantar kepada orang ramai, dan stesen pengesan, hidangan antena radio terletak tepat di hemisfera utara.
Tidak kurang juga berjaya menggunakan gerakan graviti untuk mengubah trajektori kapal angkasa oleh saintis Amerika. Kapal angkasa automatik antara planet "Mariner 10" selepas terbang berhampiran Venus terpaksa mengurangkan kelajuan untuk pergi ke orbit circumsolar yang lebih rendah danmeneroka Mercury. Daripada menggunakan tujahan jet enjin untuk gerakan ini, kelajuan kenderaan itu diperlahankan oleh medan graviti Zuhrah.
Cara ia berfungsi
Menurut hukum graviti universal, ditemui dan disahkan secara eksperimen oleh Isaac Newton, semua jasad berjisim menarik antara satu sama lain. Kekuatan tarikan ini mudah diukur dan dikira. Ia bergantung kepada jisim kedua-dua badan dan pada jarak antara mereka. Semakin dekat, semakin kuat. Selain itu, apabila jasad mendekati satu sama lain, daya tarikan berkembang dengan pesat.
Angka tersebut menunjukkan bagaimana kapal angkasa, terbang berhampiran jasad kosmik yang besar (sesetengah planet), mengubah trajektorinya. Selain itu, perjalanan pergerakan peranti di bawah nombor 1, terbang paling jauh dari objek besar, berubah sedikit. Apa yang tidak boleh dikatakan tentang peranti nombor 6. Planetoid menukar arah penerbangannya secara mendadak.
Apakah itu anduh graviti. Cara ia berfungsi
Penggunaan gerakan graviti membolehkan bukan sahaja mengubah arah kapal angkasa, tetapi juga melaraskan kelajuannya.
Angka tersebut menunjukkan trajektori kapal angkasa, biasanya digunakan untuk mempercepatkannya. Prinsip pengendalian gerakan sedemikian adalah mudah: dalam bahagian trajektori yang diserlahkan dengan warna merah, peranti itu nampaknya mengejar planet yang melarikan diri daripadanya. Jasad yang jauh lebih besar menarik jasad yang lebih kecil dengan daya gravitinya, menyuraikannya.
Dengan cara ini, bukan sahaja kapal angkasa dipercepatkan dengan cara ini. Adalah diketahui bahawa benda-benda angkasa yang tidak terikat dengan bintang-bintang berkeliaran di galaksi dengan kuat dan utama. Ini boleh menjadi kedua-dua asteroid yang agak kecil (salah satunya, omong-omong, kini melawat sistem suria), dan planetoid dengan saiz yang baik. Ahli astronomi percaya bahawa anduh graviti, iaitu kesan jasad kosmik yang lebih besar, yang membuang objek yang kurang besar daripada sistem mereka, membawa mereka ke pengembaraan abadi dalam sejuk berais ruang kosong.
Cara memperlahankan
Tetapi, menggunakan gerakan graviti kapal angkasa, anda bukan sahaja boleh memecut, tetapi juga memperlahankan pergerakan mereka. Skim brek sedemikian ditunjukkan dalam rajah.
Pada bahagian trajektori yang diserlahkan dengan warna merah, tarikan planet ini, berbeza dengan varian dengan anduh graviti, akan memperlahankan pergerakan peranti. Lagipun, vektor graviti dan arah penerbangan kapal adalah bertentangan.
Bilakah ia digunakan? Terutamanya untuk melancarkan stesen antara planet automatik ke orbit planet yang dikaji, serta untuk mengkaji kawasan berhampiran suria. Hakikatnya ialah apabila bergerak ke arah Matahari atau, sebagai contoh, ke arah planet Mercury yang paling hampir dengan bintang, mana-mana peranti, jika anda tidak menggunakan langkah untuk brek, mahu memecut. Bintang kita mempunyai jisim yang luar biasa dan daya tarikan yang besar. Kapal angkasa yang telah mencapai kelajuan yang berlebihan tidak akan dapat memasuki orbit Mercury, planet terkecil keluarga suria. Kapal itu hanya akan tergelinciroleh, Mercury kecil tidak boleh menariknya dengan cukup kuat. Motor boleh digunakan untuk brek. Tetapi trajektori graviti ke Matahari, katakan di Bulan dan kemudian Venus, akan meminimumkan penggunaan pendorongan roket. Ini bermakna bahan api yang lebih sedikit diperlukan dan berat yang dibebaskan boleh digunakan untuk menampung peralatan penyelidikan tambahan.
Masuk ke dalam lubang jarum
Walaupun gerakan graviti awal dilakukan dengan malu-malu dan teragak-agak, laluan misi angkasa antara planet terkini hampir selalu dirancang dengan pelarasan graviti. Masalahnya ialah kini ahli astrofizik, terima kasih kepada perkembangan teknologi komputer, serta ketersediaan data yang paling tepat pada badan sistem suria, terutamanya jisim dan ketumpatan mereka, mempunyai pengiraan yang lebih tepat. Dan adalah perlu untuk mengira gerakan graviti dengan sangat tepat.
Jadi, meletakkan trajektori lebih jauh dari planet daripada yang diperlukan adalah penuh dengan fakta bahawa peralatan mahal tidak akan terbang sama sekali ke tempat yang dirancang. Dan memandang rendah jisim malah boleh mengancam perlanggaran kapal dengan permukaan.
Juara dalam gerakan
Ini, sudah tentu, boleh dianggap sebagai kapal angkasa kedua misi Voyager. Dilancarkan pada tahun 1977, peranti itu kini meninggalkan sistem bintang asalnya, beralih kepada yang tidak diketahui.
Semasa operasinya, radas itu melawat Zuhal, Musytari, Uranus dan Neptun. Sepanjang penerbangan, tarikan Matahari bertindak ke atasnya, dari mana kapal itu beransur-ansur bergerak. Tetapi, terima kasih kepada graviti yang dikira dengan baikmanuver, untuk setiap planet, kelajuannya tidak berkurangan, tetapi bertambah. Bagi setiap planet yang diterokai, laluan itu dibina berdasarkan prinsip anduh graviti. Tanpa penggunaan pembetulan graviti, Voyager tidak akan dapat menghantarnya sejauh ini.
Selain Voyagers, gerakan graviti telah digunakan untuk melancarkan misi terkenal seperti Rosetta atau New Horizons. Jadi, Rosetta, sebelum pergi mencari komet Churyumov-Gerasimenko, membuat sebanyak 4 gerakan graviti yang memecut berhampiran Bumi dan Marikh.
