В конце концов, это космический корабль, а не ракета. Что касается времени прибытия на станцию, то оно зависит от выбранной баллистической схемы. Изначально космический корабль выводится на орбиту высотой около 200 километров, в то время как станция находится на высоте более 400 километров и требует большого количества маневров из-за разных скоростей вокруг Земли.
Классической считается «длинная» форма, длящаяся чуть более двух суток, или 34 орбитальных цикла. Во время первых двух оборотов космонавты будут работать над проверкой «Союза», ведь им нужно увидеть, как он «пережил» запуск. Необходимо открыть солнечные панели и вытянуть тяги. Экипаж доложит на ЦУП о результатах испытаний. Если все пройдет хорошо, на третьем и четвертом витках будут выполнены корректирующие маневры, чтобы устранить неточности ретроградного движения и установить желаемую разницу в угловой скорости между кораблем и станцией. После этого космонавту разрешается снять скафандр, посетить домашнюю квартиру и отдохнуть. Следующая коррекция выполняется, как правило, на 17-м или 18-м витке. Это позволяет кораблю компенсировать торможение в верхних слоях атмосферы, которое все еще заметно на низкой орбите. На 30-м витке ЦУП вводит в бортовой компьютер расширенные данные о движении «Союза» и МКС, а космонавты вновь надевают скафандры для проверки всех систем. На 32-м витке начинается маневр сближения. Двигатели обеспечивают временную тягу, и космический корабль поднимается на высоту станции, достигая расчетной «точки прицеливания».
Когда расстояние между кораблем и станцией сокращается до 150 — 200 километров, на станции записывается радиоприемник приближения KURS, и по этим данным рассчитываются все параметры для определения новой расчетной «точки прицеливания». Точка прицеливания», расположенная в 20 километрах от станции, находится в 750 метрах от нее и движется со скоростью 8 километров — 300 метров. По мере приближения к МКС скорость корабля снижается до 9 км/ч — быстрее, чем у пешехода, но медленнее, чем у велосипедиста. Союз» обогнет станцию и пройдет в 150 метрах от связующей станции. Вот мы и на месте!
«Быстрая» или „короткая“, другая система, называемая „короткой“, летала оба раза. Весь путь до станции длится шесть часов, или четыре оборота по орбите. Фигура «быстрый» впервые была использована во время полета «Союза ТМА-08М» в марте 2013 года. Они появились благодаря использованию более совершенных компьютеров. Это позволяет быстрее рассчитывать траекторию космического объекта и не оставлять его на низкой траектории. Первый маневр двигателя происходит в начале второго оборота. Достигается промежуточная высота. Второй маневр — в начале третьего оборота, тогда мы оказываемся на высоте станции и сразу начинаем сближение. Вы даже не успеваете перевести дух, а мы уже встречаем вас на станции. Но, конечно, если сразу после старта на орбите что-то пойдет не так, мы используем классическую двухдневную форму, после чего проблема сначала устраняется.
Где начинается космос?
Не существует очевидных границ, отделяющих атмосферу от космоса. Обычно ее называют мезосферой, расположенной в 500-1000 километрах от нашей планеты.
Сколько времени нужно, чтобы долететь до Луны?
Расстояние нашей планеты от Луны составляет 380-400 километров. Средняя продолжительность полета к Луне составляет 3-5 дней. Продолжительность напрямую зависит от космического аппарата и его скоростных возможностей. Например, спутник со скоростью 58 000 км/ч совершил полет к Луне за 8 часов 35 минут. В настоящее время разрабатываются мощные двигатели и различные модификации космических аппаратов, что в конечном итоге позволит сократить время полета.
Какова начальная космическая скорость?
Речь идет о минимальной скорости объекта на круговой орбите вокруг Земли — 7,9 километра в секунду. Существует вторая космическая скорость, так как ее недостаточно для преодоления гравитации нашей планеты.
Чтобы рассчитать время, необходимое для полета в космос, важно учесть ряд факторов, в частности эффективность используемого топлива и пункт назначения.
Почему «Союз» летел к МКС двое суток и какая это была интересная траектория.
С 2013 года космический корабль «Союз» летает к МКС по короткому графику — шесть часов. Так удобнее для экипажа, а переход на двухдневный график причаливания обычно означает, что «что-то пошло не так». Однако в этот раз сбоя не произошло, и в случае с кораблем «Союз ТМА-18М» он изначально планировался на двое суток. Почему это произошло?
Путешествие в историю
Два космических корабля «Союз» в комплекте
За десятилетия освоения космоса СССР/Россия и США испытали алгоритмы стыковки различной длительности. Абсолютный рекорд по скорости стыковки принадлежит нам: весной 1968 года два беспилотных корабля «Союз», «Космос» № 212 и 213, успешно состыковались всего через 47 минут после старта № 2. Если бы Георгий Береговой на корабле «Союз-3» успешно состыковался с беспилотным «Союзом-2», то и пилотируемый рекорд был бы нашим — менее чем через час после старта он прошел в 200 метрах от цели. Однако Береговому не повезло, и рекорд самой быстрой пилотируемой стыковки принадлежит Конраду и Гордону, которым удалось пристыковать Gemini 11 к мишени Agena за 1 час 34 минуты. Если говорить о полетах к орбитальным станциям, то до 2013 года рекорд принадлежал американцам — миссия к станции Skylab пристыковалась через восемь часов после старта. Советский Союз использовал однодневную систему стыковки до 1986 года, но перешел на двухдневную после запуска корабля «Мир», который был перенесен на МКС.
Немного физики
Сближение и стыковку легко выразить словами. Достаточно приблизиться к цели, уменьшить относительную скорость и сформировать траекторию, позволяющую осуществить сближение и стыковку. На практике, конечно, процесс сложнее. У «Союза» нет начальной орбиты, а его топливо не бесконечно. В этих условиях фазовый угол и его допуск являются очень важными параметрами.
Фазовый угол — это угол между космическим аппаратом и целью в плоскости орбиты. Фазовый диапазон — это допуск на фазовый угол, при котором возможна стыковка.
Для суточных систем фазовый диапазон очень велик, примерно 150°, а фазовые углы обычно составляют от 200 до 400°. Шестичасовые системы еще более строги, и фазовый угол должен составлять 30 ± 15°. Для того чтобы успеть за шесть часов, была разработана баллистика. Сразу после старта ракета получает данные для коррекции траектории в соответствии с расчетными параметрами старта (а в реальном мире ракеты-носители всегда немного промахиваются). Затем, во время второго витка, ее траектория анализируется на Земле и передаются данные для двух корректирующих импульсов, которые исправляют ошибку ввода. Помните, что каждый виток длится примерно 90 минут. Это означает, что во всех привязных режимах всего четыре витка.
Схема маневрирования корабля «Союз ТМА-16М». Первые два импульса — расчетные, следующие два — корректирующие. Обратите внимание на активные маневры — импульсы следуют примерно каждые 30 минут.
Схема маневрирования корабля «Союз ТМА-18М».
Математический жонглер.
Солнце не удалось.
Шестичасовая возможность планирования «Союза ТМА-18М» была упущена из-за двух факторов. Во-первых, 26 июля МКС пришлось уклоняться от космического мусора. А во-вторых, Солнце дало сбой. Из-за гораздо меньшей активности, чем прогнозировалось, атмосферные молекулы в окрестностях Земли оказались «чище», и МКС падала медленнее, чем рассчитывалось. Возможность перенести запуск на день была использована в июне, но аналогичное уклонение от мусора и более низкая солнечная активность сделали дату запуска 1 сентября нецелесообразной из-за параметров орбиты МКС. В течение августа сохранялась некоторая интрига — несмотря на отмену орбитального маневра, фазовый угол приближался к пределу. Ей не везло. В конце концов, допустимая цена была превышена, и альтернативы, кроме двухдневного плана, не осталось.
Теоретически можно попытаться затормозить МКС, но это очень дорогое решение — чтобы затормозить двигатель «Прогресса», подключенный к отсеку «Звезда», нужно повернуть четыре 100 ступени на 180°2 раза. Топливо будет потрачено впустую. Есть еще один странный вариант — Московский МКК может попросить Хьюстонский МКК держать солнечные батареи МКС перпендикулярно полету, чтобы «поймать» максимум атмосферных молекул и затормозить станцию. Однако такое решение не всегда возможно. Солнечные панели должны обеспечивать станцию энергией и не могут быть повернуты произвольно.
Предела совершенству нет.
Любопытно, что шестичасовая система не является ограничением. Когда «Союз» и «Прогресс» будут переданы «Союзу-2.1а», новый цифровой орган с более точной активацией уберет два корректирующих импульса, сократив полет к МКС на полтора часа. По данным Ballistic Assurance, фазовый диапазон немного уменьшится — до 25-28°. Теоретически время полета может быть еще больше сокращено за счет изменения алгоритма сближения с МКС, и даже будущие приставки к вращению не кажутся абсолютно невозможными.
Почувствуйте все сложности орбитальной баллистики в бесплатном симуляторе орбитального корабля и слетайте с «Союзом» на МКС.
Теги «Невидимый комплекс» — ракеты, двигатели, стартовые комплексы, орбиты и т.д.