Տիեզերանավերի թռիչքները ներառում են էներգիայի հսկայական սպառում: Օրինակ՝ արձակման հարթակի վրա կանգնած «Սոյուզ» հրթիռային մեքենան կշռում է 307 տոննա, որից ավելի քան 270 տոննան վառելիքն է, այսինքն՝ առյուծի բաժինը։ Տիեզերքում շարժման վրա հսկայական էներգիա ծախսելու անհրաժեշտությունը մեծապես կապված է Արեգակնային համակարգի հեռավոր ծայրերը տիրապետելու դժվարությունների հետ:
Ցավոք, այս ուղղությամբ տեխնիկական բեկում դեռ չի սպասվում։ Վառելիքի զանգվածը մնում է տիեզերական առաքելությունների պլանավորման առանցքային գործոններից մեկը, և ինժեներները օգտագործում են բոլոր հնարավորությունները վառելիքը խնայելու համար՝ սարքի աշխատանքը երկարացնելու համար: Ձգողականության զորավարժությունները գումար խնայելու միջոցներից մեկն են:
Ինչպես թռչել տիեզերքում և ինչ է գրավիտացիան
Սարքը վակուումում (միջավայր, որտեղից հնարավոր չէ դուրս մղել ոչ պտուտակով, ոչ անիվներով կամ որևէ այլ բանով) շարժման սկզբունքը նույնն է Երկրի վրա արտադրված բոլոր տեսակի հրթիռային շարժիչների համար: Սա ռեակտիվ մղում է: Ձգողականությունը հակադրվում է ռեակտիվ շարժիչի հզորությանը: Ֆիզիկայի օրենքների դեմ այս պայքարը հաղթել էԽորհրդային գիտնականները 1957 թ. Պատմության մեջ առաջին անգամ մարդու ձեռքով պատրաստված սարքը, ձեռք բերելով առաջին տիեզերական արագությունը (մոտ 8 կմ/վ), դարձավ Երկիր մոլորակի արհեստական արբանյակ։
Պահանջվեց մոտ 170 տոննա երկաթ, էլեկտրոնիկա, մաքրված կերոսին և հեղուկ թթվածին 80 կգ-ից մի փոքր ավելի կշռող սարքը Երկրի ցածր ուղեծիր դուրս բերելու համար:
Տիեզերքի բոլոր օրենքներից ու սկզբունքներից գրավիտացիան, թերեւս, գլխավորներից մեկն է: Այն կառավարում է ամեն ինչ՝ սկսած տարրական մասնիկների, ատոմների, մոլեկուլների դասավորությունից և վերջացրած գալակտիկաների շարժումով։ Այն նաև խոչընդոտ է տիեզերքի հետախուզման համար։
Ոչ միայն վառելիք
Նույնիսկ Երկրի առաջին արհեստական արբանյակի արձակումից առաջ գիտնականները հստակ հասկանում էին, որ ոչ միայն հրթիռների չափսերի և դրանց շարժիչների հզորության մեծացումը կարող է լինել հաջողության գրավականը: Հետազոտողներին հուշել են նման հնարքներ փնտրել հաշվարկների և գործնական թեստերի արդյունքներով, որոնք ցույց են տվել, թե որքան վառելիք են ծախսում երկրագնդի մթնոլորտից դուրս թռիչքները։ Խորհրդային դիզայներների համար առաջին նման որոշումը տիեզերքի կառուցման վայրի ընտրությունն էր։
Բացատրենք. Երկրի արհեստական արբանյակ դառնալու համար հրթիռը պետք է արագանա մինչև 8 կմ/վ։ Բայց ինքնին մեր մոլորակը մշտական շարժման մեջ է։ Հասարակածի վրա գտնվող ցանկացած կետ պտտվում է վայրկյանում 460 մետրից ավելի արագությամբ։ Այսպիսով, զրոյական զուգահեռի տարածքում անօդ տարածություն արձակված հրթիռն ինքնին կլինիունեն անվճար գրեթե կես կիլոմետր վայրկյանում։
Այդ իսկ պատճառով ԽՍՀՄ լայն տարածություններում ընտրվել է մի վայր դեպի հարավ (Բայկոնուրում ամենօրյա պտույտի արագությունը մոտ 280 մ/վ է)։ Նույնիսկ ավելի հավակնոտ նախագիծ, որն ուղղված էր արձակման մեքենայի վրա ձգողականության ազդեցության նվազեցմանը, հայտնվեց 1964 թվականին: Դա առաջին ծովային տիեզերական «Սան Մարկո»-ն էր, որը հավաքվել էր իտալացիների կողմից հորատման երկու հարթակներից և գտնվում էր հասարակածի վրա։ Հետագայում այս սկզբունքը հիմք հանդիսացավ միջազգային Sea Launch նախագծի համար, որը հաջողությամբ գործարկում է առևտրային արբանյակները մինչ օրս:
Ո՞վ էր առաջինը
Ի՞նչ կասեք խորը տիեզերական առաքելությունների մասին: ԽՍՀՄ գիտնականները տիեզերական մարմինների ձգողականության կիրառման առաջամարտիկներն էին թռիչքի ուղին փոխելու համար: Մեր բնական արբանյակի հակառակ կողմը, ինչպես գիտեք, առաջին անգամ լուսանկարվել է խորհրդային Luna-1 ապարատի կողմից: Կարևոր էր, որ լուսնի շուրջը թռչելուց հետո սարքը ժամանակ ունենար վերադառնալ Երկիր, որպեսզի հյուսիսային կիսագնդով այն շրջվեր դեպի իրեն։ Ի վերջո, տեղեկատվությունը (ստացված լուսանկարչական պատկերները) պետք է փոխանցվեր մարդկանց, իսկ հետագծման կայանները, ռադիոալեհավաքի սպասքը գտնվում էին հենց հյուսիսային կիսագնդում։
Ամերիկացի գիտնականների կողմից ոչ պակաս հաջողությամբ հաջողվել է կիրառել գրավիտացիոն մանևրներ տիեզերանավի հետագիծը փոխելու համար։ Միջմոլորակային ավտոմատ «Մարիներ 10» տիեզերանավը Վեներայի մոտ թռչելուց հետո ստիպված է եղել նվազեցնել արագությունը, որպեսզի գնար ավելի ցածր արևային ուղեծիր ևուսումնասիրել Մերկուրին. Այս մանևրի համար շարժիչների ռեակտիվ մղումը օգտագործելու փոխարեն մեքենայի արագությունը դանդաղեցրեց Վեներայի գրավիտացիոն դաշտը:
Ինչպես է այն աշխատում
Ըստ համընդհանուր ձգողության օրենքի, որը հայտնաբերեց և փորձարարականորեն հաստատեց Իսահակ Նյուտոնը, զանգված ունեցող բոլոր մարմինները ձգում են միմյանց: Այս գրավչության ուժը հեշտությամբ չափվում և հաշվարկվում է: Դա կախված է ինչպես երկու մարմինների զանգվածից, այնպես էլ նրանց միջև եղած հեռավորությունից։ Որքան մոտ է, այնքան ուժեղ: Ավելին, երբ մարմինները մոտենում են միմյանց, ձգողական ուժը երկրաչափականորեն աճում է:
Նկարը ցույց է տալիս, թե ինչպես են տիեզերական մեծ մարմնի (որոշ մոլորակի) մոտ թռչող տիեզերանավերը փոխում իրենց հետագիծը: Ավելին, 1-ին համարի տակ գտնվող սարքի շարժման ընթացքը, որն ամենահեռու թռչում է զանգվածային օբյեկտից, շատ փոքր է փոխվում։ Ինչ չի կարելի ասել 6 համարի սարքի մասին: Մոլատեոիդը կտրուկ փոխում է իր թռիչքի ուղղությունը:
Ի՞նչ է ինքնահոս պարսատիկը: Ինչպես է այն աշխատում
Ձգողականության մանևրների կիրառումը թույլ է տալիս ոչ միայն փոխել տիեզերանավի ուղղությունը, այլև կարգավորել դրա արագությունը։
Նկարը ցույց է տալիս տիեզերանավի հետագիծը, որը սովորաբար օգտագործվում է այն արագացնելու համար: Նման մանևրի գործարկման սկզբունքը պարզ է՝ կարմիրով ընդգծված հետագծի հատվածում սարքը կարծես թե մոտենում է նրանից փախչող մոլորակին։ Շատ ավելի զանգվածային մարմինը ձգում է ավելի փոքր մարմնին իր ձգողականության ուժով` ցրելով այն:
Ի դեպ, ոչ միայն տիեզերանավերն են այդպես արագանում։ Հայտնի է, որ երկնային մարմինները, որոնք կապված չեն աստղերի հետ, շրջում են գալակտիկայում հզոր և հիմնական: Սրանք կարող են լինել և՛ համեմատաբար փոքր աստերոիդներ (որոնցից մեկն, ի դեպ, այժմ այցելում է Արեգակնային համակարգ), և՛ պատշաճ չափի մոլորակոիդներ: Աստղագետները կարծում են, որ դա գրավիտացիոն պարսատիկն է, այսինքն՝ ավելի մեծ տիեզերական մարմնի հարվածը, որը դուրս է նետում ավելի քիչ զանգվածային առարկաներ իրենց համակարգերից՝ դատապարտելով նրանց հավերժական թափառումների դատարկ տարածության սառցե ցրտին:
:
Ինչպես դանդաղեցնել
Սակայն, օգտագործելով տիեզերանավի գրավիտացիոն մանևրները, դուք կարող եք ոչ միայն արագացնել, այլև դանդաղեցնել դրանց շարժումը։ Նման արգելակման սխեման ներկայացված է նկարում։
Կարմիրով ընդգծված հետագծի հատվածում մոլորակի ձգողականությունը, ի տարբերություն գրավիտացիոն պարսատիկով տարբերակի, կդանդաղեցնի սարքի շարժումը։ Ի վերջո, ձգողության վեկտորը և նավի թռիչքի ուղղությունը հակադիր են։
Ե՞րբ է այն օգտագործվում: Հիմնականում ուսումնասիրված մոլորակների ուղեծրեր ավտոմատ միջմոլորակային կայաններ արձակելու, ինչպես նաև մերձարևային շրջանների ուսումնասիրության համար։ Բանն այն է, որ դեպի Արեգակ կամ, օրինակ, դեպի աստղին ամենամոտ Մերկուրի մոլորակ շարժվելիս, ցանկացած սարք, եթե արգելակման համար միջոցներ չկիրառես, կամա թե ակամա արագացնում է։ Մեր աստղն ունի անհավանական զանգված և հսկայական ձգող ուժ: Չափազանց մեծ արագություն ստացած տիեզերանավը չի կարողանա մտնել Արեգակնային ընտանիքի ամենափոքր մոլորակի՝ Մերկուրիի ուղեծիր։ Նավը պարզապես կսայթաքի միջովկողքից, փոքրիկ Մերկուրին չի կարող բավականաչափ ուժով քաշել այն: Շարժիչները կարող են օգտագործվել արգելակման համար: Բայց գրավիտացիոն հետագիծը դեպի Արեգակ, ասենք Լուսնի և այնուհետև Վեներայի մոտ, կնվազեցնի հրթիռային շարժիչի օգտագործումը: Սա նշանակում է, որ ավելի քիչ վառելիք կպահանջվի, և ազատված քաշը կարող է օգտագործվել լրացուցիչ հետազոտական սարքավորումներ տեղադրելու համար:
Մտնեք ասեղի ծակին
Մինչ վաղ գրավիտացիոն զորավարժություններն անցկացվում էին երկչոտ և վարանելով, վերջին միջմոլորակային տիեզերական առաքելությունների երթուղիները գրեթե միշտ պլանավորվում են գրավիտացիոն ճշգրտումներով: Բանն այն է, որ այժմ աստղաֆիզիկոսները համակարգչային տեխնոլոգիաների զարգացման, ինչպես նաև Արեգակնային համակարգի մարմինների, առաջին հերթին դրանց զանգվածի և խտության մասին առավել ճշգրիտ տվյալների առկայության շնորհիվ, ավելի ճշգրիտ հաշվարկներ ունեն: Եվ անհրաժեշտ է չափազանց ճշգրիտ հաշվարկել ձգողականության մանևրը։
Այսպիսով, մոլորակից ավելի հեռու հետագիծ դնելը, քան անհրաժեշտ է, հղի է նրանով, որ թանկարժեք տեխնիկան ընդհանրապես չի թռչի այնտեղ, որտեղ նախատեսված էր: Իսկ զանգվածի թերագնահատումը նույնիսկ կարող է սպառնալ նավի բախմանը մակերեսի հետ։
Մանևրների չեմպիոն
Սա, իհարկե, կարելի է համարել «Վոյաջեր» առաքելության երկրորդ տիեզերանավը։ Գործարկվելով 1977 թվականին՝ սարքը ներկայումս հեռանում է իր մայրենի աստղային համակարգից՝ անցնելով անհայտության մեջ:
Իր շահագործման ընթացքում ապարատը այցելեց Սատուրն, Յուպիտեր, Ուրան և Նեպտուն: Թռիչքի ողջ ընթացքում նրա վրա գործել է Արեգակի ձգողականությունը, որից նավը աստիճանաբար հեռանում է։ Բայց, լավ հաշվարկված գրավիտացիայի շնորհիվմանևրներ, մոլորակներից յուրաքանչյուրի համար նրա արագությունը ոչ թե պակասեց, այլ աճեց: Հետազոտված յուրաքանչյուր մոլորակի համար երթուղին կառուցվել է գրավիտացիոն պարսատիկի սկզբունքով: Առանց գրավիտացիոն ուղղման կիրառման, Վոյաջերը չէր կարողանա ուղարկել այն այսքան հեռու:
Բացի Վոյաջերներից, գրավիտացիոն մանևրներն օգտագործվել են այնպիսի հայտնի առաքելություններ սկսելու համար, ինչպիսիք են Ռոզետան կամ Նոր Հորիզոնները: Այսպիսով, Ռոզետտան, նախքան Չուրյումով-Գերասիմենկո գիսաստղը որոնելու գնալը, 4 արագացնող գրավիտացիոն մանևր է կատարել Երկրի և Մարսի մոտ։
