Telegram Group Search
Длинная дуга, пересекающая темное лидирующее полушарие Япета, спутника Сатурна — горный хребет, протянувшийся более чем на 3400* километров и достигающий высоты 20 километров.

Открытая на снимках космического зонда «Кассини» в 2004 году, эта горная цепь — четвертая по высоте в Солнечной системе, уступающая только горе Олимп на Марсе, а также пикам кратеров на астероиде Веста и транснептуновом объекте 2002 MS4. Экваториальный хребет достигает наибольшей высоты и тянется по темному полушарию Япета практически непрерывно, а на светлом полушарии имеет несколько значительных по длине промежутков.

Есть несколько гипотез образования хребта (источник):
1) внутренние — последствия вращения с критической скоростью на этапе формирования, следы двухячеечной конвекции внутри Япета, резкое приливное торможение на этапе формирования;
2) внешние — выпадение на поверхность материала от системы колец или от разрушенного приливным взаимодействием субспутника.

Подсчеты частоты встречаемости кратеров на самом хребте и на прилегающих участках поверхности позволяют утверждать, что ближе к реальности именно версия с формированием хребта из материала древней системы колец.

* в вики длинна более чем в два раза меньше, но это имеется в виду длина дуги на темном полушарии. Общая длинна всей системы с учетом разрывов существенно больше и видна на прикрепленной карте.

#солнечнаясистема
Сегодня Китай запускает свою миссию «Чанъэ-6» к Луне. Прямая трансляция идет на ютубе: https://www.youtube.com/watch?v=RJK-Oaw7VkI

Про ракету-носитель «Чанчжэн-5», которая осуществляет запуск, мы недавно сделали пост (https://www.group-telegram.com/explaining_space.com/48), и я уже вижу, что стоит кое-что в него добавить:

Из трансляции следует, что третья ступень ракеты имеет возможность двукратного включения двигателя, и запуск к Луне происходит по следующей схеме: первая и вторая ступени (керосиновые боковушки и водородный центр) отрабатывают полностью на этапе набора первой космической скорости, третья ступень завершает выведение на промежуточную орбиту и выключает двигатели. После этого идет фаза свободного полета на полвитка, и над Индийским океаном (над экватором) происходит второе включение двигателей третьей ступени, которое формирует отлетную орбиту к Луне.

Также надо отметить, что все это время с космического аппарата идет прямая трансляция через спутники связи.

#современнаякосмонавтика
Вооружившись знаниями о форме и размере орбиты, давайте посмотрим, какие орбиты бывают. Нам пригодятся такие понятия: эксцентриситет (мера отклонения формы орбиты от окружности), большая полуось (половина расстояния между точками, наиболее удаленными от центра эллипса орбиты) и сфера Хилла (область пространства, в которой сила притяжения объекта сильнее, чем другие воздействия на орбиту спутника).

Напомню, что сферы Хилла есть у всех объектов в Солнечной системе. При этом сфера Хилла Солнца включает сферы планет, карликовых планет и астероидов, а те, в свою очередь, включают сферы естественных спутников. На этом иерархия заканчивается, так как в Солнечной системе нет ни одного естественного субспутника — т.е. спутника, который бы вращался вокруг спутника планеты.

Сфера Хилла Солнца имеет радиус около двух световых лет или более 100 000 астрономических единиц. Самые большие наблюдавшиеся орбиты имеются у долгопериодических комет с величиной большой полуоси в десятки тысяч а.е. Эти орбиты исключительно сильно вытянуты и имеют эксцентриситет, близкий к единице. Некоторые из таких комет получают приращение скорости из-за взаимодействия с планетами-гигантами и переходят на гиперболические орбиты с эксцентриситетом больше 1, и навсегда покидают нашу Солнечную систему.

Орбиты планет заметно отличаются от других тел в Солнечной системе небольшими эксцентриситетами. Самая большая орбита — у Нептуна с большой полуосью в 30 а.е., самая маленькая — у Меркурия с 0.38 а.е. По форме орбиты шести планет — это практически идеальные окружности (эксцентриситет от 0.001 у Нептуна до 0.017 у Земли) с двумя исключениями: орбита Марса имеет заметно эллиптическую форму с е=0.1, и явно вытянутая у Меркурия — е=0.2. В случае Марса форма орбиты заметно влияет на климат и географию (постоянные южная и северная полярные шапки Марса отличаются по размеру в три раза из-за того, что средина зимы в северном полушарии приходится на прохождение афелия, а в южном — перигелия, с разницей в потоке солнечной энергии в 30%).

#орбитальнаямеханика
Следуя от самых далеких к самым близким орбитам, надо отметить Седну с большой полуосью 541 астрономических единиц и большим эксцентриситетом 0.86. Известно еще несколько седноидов с более далекими орбитами, а рекорд держит 2014 FE₇₂ с большой полуосью 2040 а.е.

Орбиты астероидов очень разнообразны и по форме и по размеру. По свойствам орбит астероиды делятся на множество групп. Среди них — открытый в 2021 году астероид 2021 PH₂₇. Двигаясь по своей орбите с большой полуосью в 0.46 а.е. и эксцентриситетом 0.71, он приближается к Солнцу рекордно близко в перигелии на 0.133 а.е. или 20 миллионов километров — вдвое ближе, чем Меркурий.

О том, что у астероидов есть также и небольшие компаньоны, которые движутся по орбитам вокруг них самих, стало известно совсем недавно. В 1993 году, американская межпланетная автоматическая станция Галилео по пути к Юпитеру сделала фотографии астероида (243) Ида, и, совершено неожиданно для научной общественности, на этих снимках обнаружили небольшое тело (позже получившее собственное имя Дактиль), явно двигавшееся вокруг Иды по замкнутой орбите с большой полуосью ~100 км. Это особенно удивительно, с учетом очень и очень маленьких сфер Хилла у астероидов: например у Иды это всего 7900 км. А у околоземного астероида (1862) Аполлон, с радиусом сферы Хилла 80 км, есть спутник, двигающийся по орбите с полуосью всего 3 км.

Спутники планет делятся на две группы: это регулярные (у них стабильные орбиты с небольшим эксцентриситетом) и нерегулярные (у них сильно вытянутые и часто нестабильные орбиты с большим эксцентриситетом). Поскольку размер сферы Хилла планеты зависит, в том числе, и от расстояния от Солнца (чем дальше, тем она больше при данной массе), то не удивительно, что рекордная по размеру орбита из всех лун планет с большой полуосью в 50 миллионов километров у Несо — спутника Нептуна, который также имеет самую большую сферу Хилла из всех планет (115 миллионов километров). А рекордный эксцентриситет еще у одного спутника Нептуна — Нереиды и равный 0.75.

#орбитальнаямеханика
Что делает ступень ракеты и эти люди в заснеженном лесу?

Это команда специалистов Центра эксплуатации наземной космической инфраструктуры (ЦЭНКИ), которая обеспечивает эвакуацию отработавших ступеней ракеты-носителя «Союз-2.1а», упавших в отдаленных районах Якутии.

Старт ракеты-носителя с космодрома — это только кульминация многочисленных событий, составляющих космический запуск.
В процессе полета от ракеты отделяются части. Для каждого из таких элементов на земле, вдоль трассы полета ракеты, выделяются специальные районы падения (РП). Траектория полета выбирается так, чтобы эти районы оказались в наименее заселенной местности.

Космические аппараты запускаются на различные орбиты, и для каждой будет своя трасса. У разных типов ракет-носителей на одной трассе районы падения будут отличаться. В результате, вокруг каждого космодрома образуется сложный рисунок из десятков районов падения.

Перед каждым запуском оповещаются местные администрации, на территории которых располагаются районы падения. РП обследуются с воздуха и земли, эвакуируются охотники, рыболовы, сборщики ягод, ученые, туристы и другие люди.

После запуска проводится обследование РП, поиск и нейтрализация остатков топлива, экологический мониторинг, эвакуация или утилизация упавших ступеней.

Идеальное местоположение космодрома — на берегу океана, чтобы трассы полета шли над морской поверхностью, и ступени падали в воду. Так расположены крупнейшие американские космодромы во Флориде и в Калифорнии, европейский космодром во французской Гвиане, индийский Космический центр Сатиша Дхавана и новый китайский космодром Вэньчан. Если космодром находится в глубине суши, то желательно, чтобы это была равнинная и безлесная местность, где упавшие ступени легко найти и эвакуировать — именно так расположен первый космодром планеты Байконур. Если нет ни степи, ни берега моря, то обслуживание районов падения затрудняется. Так обстоит дело с китайскими космодромами Сичан, Тайюань и Цзюцюань, и с отечественными космодромами Плесецк и Восточный.

#наземка
На видео вы видите то, как испытатель располагается внутри Центрифуги малого радиуса (ЦМР) в Институте медико-биологических проблем РАН.

Центрифуга имеет радиус 2,5 метра с двумя плечами, в каждом из которых может находиться испытатель. Регулирование скорости вращения очень плавное, с ускорением от 1/100 до 1/5 g в секунду. Максимальная перегрузка на уровне стоп человека может достигать 5g. Ложемент («кровать», на которой лежит испытатель) перемещается вдоль оси вращения и меняет свою конфигурацию: так можно получать разные гравитационные градиенты в направлении голова-стопы и изучать вращение в разных положениях — лежа, полулежа и сидя. Есть возможность установить в центрифуге велоэргометр (видео). Полностью закрытые кабины защищают от влияния эффектов вращения на зрительные органы человека, существенно повышают комфорт во время вращений и устраняют дополнительные побочные эффекты, связанные с воздействием ускорения Кориолиса.

ЦМР — один из ключей к повышению безопасности и комфорта долговременных космических полетов на околоземных космических станциях и в дальнем космосе.

Дело в том, что невесомость — среда, враждебная по отношению к человеческому организму. После пребывания в микрогравитации более двух недель, начинается быстрая потеря костной и мышечной массы. Основным средством борьбы с этой проблемой сейчас являются физические упражнения, которым космонавты и астронавты ежедневно уделяют по несколько часов в день. Это позволяет провести до года на орбите (рекорд — 437 дней) и вернуться с минимальными потерями на Землю. Но во время марсианской экспедиции пребывание в невесомости на пути к Марсу и обратно, к Земле, составит около двух лет.

Межпланетный корабль, оснащенный модулем с ЦМР, может иметь практически неограниченную длительность полета, за счет профилактики здоровья в условиях искусственной силы тяжести. Такой модуль планируют включить в состав Российской орбитальной станции РОС.

Благодарим ИМБП @imbp_ru за возможность посетить институт и стенд «Центрифуга короткого радиуса»!

#человеквкосмосе
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Стационарная орбита

Как вы помните, размер орбиты может меняться в широких пределах между средней высотой поверхности (или границей атмосферы, если она есть) и радиусом сферы Хилла. Среди всех возможных замкнутых орбит особо выделяется одна, круговая, экваториальная*, период обращения на которой совпадает с периодом вращения центрального тела. Такая орбита называется стационарной. Для Земли эта орбита имеет большую полуось 42 164 км или высоту над поверхностью 35 786 км и называется геостационарной. Космический аппарат, который находится на такой орбите, будет казаться зависшим над одной точкой поверхности над экватором.

Радиус стационарной орбиты напрямую зависит от периода вращения тела. В случае медленно вращающихся объектов он может оказаться больше сферы Хилла. Это означает, что стационарная орбита возможна не для всех тел в Солнечной системе. Медленно вращаются и имеют недостаточно большую сферу Хилла некоторые планеты (Венера и Меркурий) и все спутники планет.

Если объект находится на орбите ниже синхронной, то его период обращения будет меньше длительности планетарных суток, и проекция положения тела на поверхность будет опережать вращение планеты. Если выше — то период будет больше суток, и проекция будет отставать от вращения планеты.

В небесной механике планеты и спутники рассматриваются как эластичные тела. Взаимное притяжение приводит к деформации, образуя на поверхности т.н. приливные горбы. Эти горбы создают силу притяжения, и, в зависимости от орбитального периода спутника, взаимодействие с приливным горбом будет приводить либо к уменьшению скорости спутника и снижению его орбиты (если она ниже стационарной), либо, наоборот, к увеличению. Из-за этого эффекта Луна постепенно отдаляется от Земли, а спутники Марса (Фобос) и Нептуна (Тритон) медленно теряют высоту и неизбежно разрушатся.

* - забегая вперед, скажем, что у стационарной орбиты наклонение к экватору равно нулю.

#орбитальнаямеханика
Что общего у американского космического корабля «Орион», европейского беспилотного грузового корабля ATV и межпланетной автоматической станции «Кассини»?

Все эти космические аппараты используют двигатель R-4D разработки и производства компании «Марквардт». Этот двигатель создавался для системы ориентации космического корабля «Аполлон». Система ориентации нужна для того, чтобы разворачивать корабль по осям вращения и для выполнения небольших маневров, которые нужны при коррекции орбиты или выполнении стыковки с другим космическим аппаратом. Поскольку у космического аппарата 6 степеней свободы, то и двигателей в системе ориентации требуется много: с учетом резервирования — несколько десятков. Требования к таким двигателям предъявляются самые высокие: они должны обладать возможностью выдавать импульс строго определенной величины многие тысячи раз в течение полета.

Корпорация «Марквардт» в начале 60-тых обладала уникальным набором компетенций: подразделения компании разрабатывали и выпускали пульсирующие воздушно-реактивные двигатели, прямоточные воздушные двигатели, системы автоматизации для железных дорог, различные компоненты для американской аэрокосмической и военной промышленности. Большой опыт позволил создать небольшой, легкий и эффективный двигатель, использующий в качестве топлива и окислителя монометилгидразин и азотный тетраоксид. Эти компоненты, несмотря на высокую токсичность, способны самовоспламеняться при смешивании, что, в комбинации с вытеснительной подачей топлива, сильно упростило конструкцию. После банкротства «Марквардт», двигатель продолжает выпускаться компанией Aerojet Rocketdyne.

Тяга двигателя — 50 кгс, масса — 3,76 кг. Гарантированное количество включений — более 20 000. Удельный импульс — до 315 секунд. Длительность непрерывной работы не ограничена.

Любопытно, что «Марквардт» выпускала еще один вид продукции, где было нужно смешивать химические компоненты под большим давлением с высокой эффективностью: авиационный бинарный химический боеприпас «Bigeye».

#современнаякосмонавтика
2024/12/17 16:44:29
Back to Top
HTML Embed Code: