Orbits توضیح داد: سخت است که به فضا بروید – اما وقتی که در آنجا هستید ، عالی است

2021-07-14
به گزارش سرویس فناوری موتور جستجوی خبری آک تک به نقل از سی نت ...

به گزارش سرویس فناوری موتور جستجوی خبری آک تک به نقل از سی نت

انعطاف پذیری اژدها خدمه اسپیس ایکس با نزدیک گردیدن به ایستگاه فضایی بین المللی در اوایل سال ۲۰۲۰ به صورت پهلو فراتر از زمین می پرد.


تلویزیون ناسا

فضا از آنچه تصور می کنید نزدیکتر است – حدود ۶۲ مایل بالاتر ، فقط کمی دورتر از سن خوزه از سانفرانسیسکو فاصله دارد. هک ، می توانی با بالون به نیمه راه فضا برسی.

به نظر می رسد سخت ترین قسمت فضا رسیدن به آنجا نیست بلکه ماندن در آنجا است. آنجاست که ایده چرخش در مدار ظاهر می شود. هنگامی که کار سختی را برای ورود یک فضاپیما به مدار انجام دادید ، می توانید سالها از آن استفاده کنید زیرا کم و بیش بدون زحمت در اطراف سیاره در مسیر نامرئی خود قرار می گیرد.

مدارها “جاده هایی در فضا هستند” اجمل یوسف ، استاد دانشگاه درکسل که به مطالعه وسایل نقلیه هوافضا می پردازد. “شما یک وسیله نقلیه را در فضا قرار می دهید ، و آنجا می ماند.”

دانشمندان متوجه گردیدند که چطور مدارها قرن ها قبل از اینکه انسان بتواند سفینه فضایی را به فضا پرتاب کند ، چگونه کار می کند ، اما بقیه ما چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد این مسیرهای حلقه ای بالای زمین داریم – و دلیل خوبی برای یادگیری است آی تی. با پروژه های جدید دولتی و بخش خصوصی ، فضا از اهمیت بیشتری نسبت به دهه ۱۹۶۰ در آغاز عصر فضا برخوردار می شود.

در میان تلاش های دیگر ، چندین شرکت در حال پر کردن آسمان ها با ماهواره های پرتوی اینترنت ، SpaceX جدید هستند. موشک ها شروع به ارسال فضانوردان به ایستگاه فضایی بین المللی کرده اند ، ارتش ایالات متحده نیروی فضایی جدید خود را تأسیس کرده و ناسا در حال برنامه ریزی برای انجام مأموریت هایی به ماه و مریخ است.


رابرت رودریگز / CNET

سپس گردشگران فضایی هستند ، با تولید میلیاردرهای میلیاردر و شرکت های موشکی آنها : ریچارد برانسون و ویرجین گالاکتیک ، جف بزوس و بلو اوریجین و ایلون ماسک و اسپیس ایکس حتی بلند پروازانه تر. برانسون روز یکشنبه به لبه فضا رفت ، در حالی که بزوس در ۲۰ ژوئیه کمی دورتر حرکت می کند و Blue Origin درمورد اینکه آیا واقعا برانسون به اندازه کافی بلند پرواز کرده است سوال کرده است. ماسک امیدوار است که تا پایان سال جاری یک گروه چهار نفره را به دور زمین بفرستد – و در سال ۲۰۲۳ از مدار زمین خارج شود تا به دور ماه حلقه بزند.

“این عصر جدید فضایی است – و فضای جدید مسابقه ، “گفت: بن لام ، مدیر عامل شرکت نرم افزار Hypergiant. شرکت وی در حال کار با نیروی هوایی ایالات متحده بر روی فضاپیمای آفتاب پرست خود است ، طراحی گردیده برای سازگاری ، استقلال بیشتر و هوشمندانه تر از فضاپیمای سنتی.

بیایید با آیزاک نیوتن شروع کنیم

اگر می خواهید مدارها را بفهمید ، مکانی عالی برای آیزاک نیوتن است ، که تحقیقات او با توضیحات مربوط به حرکت ، نور و گرانش ، راه را برای علم مدرن هموار کرد. رساله نیوتن از سیستم جهان از سال ۱۶۸۵ به طرز زیبائی چگونگی کار مدارها را با یک آزمایش فکری بیان می کند که به هیچ وجه احتیاج به حساب ندارد.

این ایده که گاهی اوقات گلوله توپ نیوتن نامیده می شود ، به این شکل پیش می رود. نیوتون گفت: “تصور کنید یک سنگ به صورت افقی از یک کوه بلند شلیک می کنید ، سرعت شلیک آن را به تدریج افزایش می دهید.

نیوتن گفت:” هر چه سرعت پیش بینی بیشتر باگردید ، دورتر می افتد. با افزایش سرعت افقی ، “این می تواند قوس ۱ ، ۲ ، ۵ ، ۱۰ ، ۱۰۰ ، ۱۰۰۰ مایل قبل از رسیدن به زمین را توصیف کند ، تا اینکه در نهایت از مرزهای زمین فراتر رود ، بدون اینکه لمس شود باید کاملاً از آنجا عبور کند. “

به عبارت دیگر ، سنگ دقیقاً با همان سرعت سقوط می کند که سطح زمین به دلیل انحنای زمین عقب می افتد. در آزمایش نیوتن ، یک شلیک سنگی با سرعت مناسب زمین را دایره کرده و دوباره به کوه می کوبد.

 در سال 1685 ، ایزاک نیوتن یک آزمایش فکری را منتشر کرد که نشان می دهد چگونه یک پرتابه با سرعت کمتری از بالای کوه شلیک می کند ، در نهایت به دور زمین می چرخد. کشش اتمسفری این مسئله را در زمین واقعی غیرممکن می سازد ، نکته ای که نیوتن تصدیق کرد.

در سال ۱۶۸۵ ، آیزاک نیوتن یک آزمایش فکری را منتشر کرد که نشان می دهد چگونه یک پرتابه که با سرعت کمتری از بالای کوه شلیک می شود ، در نهایت به دور زمین می چرخد. کشش اتمسفر این مسئله را در زمین واقعی غیرممکن می کند ، نکته ای که نیوتن تصدیق کرد.


موسسه اسمیتسونیان

در دنیای واقعی ، اصطکاک با جو زمین مدت ها قبل از اینکه بتواند زمین را دور خود دور کند و به کوه برگردد ، باعث کند گردیدن پرتابه می شود. اما چند مایل به فضا ، جایی که هوا کم است ، این پرتابه مدام در مدار خود حرکت می کند و تقریباً چیزی برای جلوگیری از آن وجود ندارد.

مسافرت سریع به پهلو ، نه بالا

که این مسئله ما را به مشکل اصلی قرار دادن ماهواره در می آورد. مدار: گرفتن سرعت افقی کافی.

چه موشک های عظیم Saturn V را که انسان را به ماه می کشند یا شمعدان های باریک و پرتاب کننده فضاپیماهای کوچکتر را تماشا می کنید ، موشک هایی که می بینید مقدار زیادی نیروی رانش ایجاد می کند. گرچه اکثریت قریب به اتفاق سوخت موشک ، فضاپیما را به صورت جانبی پیش می برد ، نه بالا. هنگامی که شما شاهد پرتاب موشک هستید ، تقریباً بلافاصله پس از خروج کشتی از صفحه پرتاب ، شیب به سمت افقی شروع می شود.

سرعت آن فضاپیما چقدر است؟ اولین ماهواره مصنوعی ، Sputnik-1 که روسیه در سال ۱۹۵۷ پرتاب کرد ، با سرعت ۱۸۰۰۰ مایل در ساعت از سطح زمین یا حدود ۸ کیلومتر در ثانیه در مدار بود. ایستگاه فضایی بین المللی با سرعتی ۷٫۷ کیلومتر بر ساعت یا حدود ۱۷۰۰۰ مایل در ساعت می پیچد.

در مقایسه ، جت مسافربری مافوق صوت کنکورد فقط در حدود ۱۵۰۰ مایل در ساعت دور می زند.

حمل اسپیس ایکس به نیروی بسیار بیشتری نیاز دارد. فضانوردان ناسا بیش از آنچه که برای Blue Origin انجام می شود ، به استارتاپ موشک سازی که توسط جف بزوس ، رئیس اجرایی آمازون تأمین می شود ، موشک های New Shepard خود را بدون ورود به مدار بالا و پایین می کنند.

هرچه فضاپیما پایین بیاید ، سریعتر می رود. به همین دلیل است که تلسکوپ فضایی هابل ، حدود ۳۴۰ مایل (۵۴۷ کیلومتر) دور ، هر ۹۵ دقیقه دور زمین می چرخد ​​، اما ماهواره های سیستم موقعیت یابی جهانی برای خدمات ناوبری ، با ۱۲٫۵۵۰ مایل (۲۰۲۰۰ کیلومتر) بالاتر ، برای هر مدار ۱۲ ساعت طول می کگردید.

افزایش شلیک از زمین

چرخش زمین به موشک ها یک پرواز سالم به سمت شرق ایجاد می کند و هرچه شلیک به استوا نزدیکتر باگردید ، بزرگتر می شود.

به همین دلیل است که سایت های پرتاب ایالات متحده به سمت قسمت های جنوبی واقع گردیده اند. این کشور و اینکه چرا فضاپیماهای اروپایی گاهی از مرکز فضایی گویانا در آمریکای جنوبی پرتاب می شوند ، فقط ۵ درجه عرض جغرافیایی با خط استوا فاصله دارد. ناسا شروع به انجام مأموریت های ماه از یک سایت استوایی را در نظر گرفت – اگرچه عامل پرواز در مقایسه با ملاحظات سوختی که با مدار ماه مطابقت داشت ، ثانویه بود.

هنگامی که SpaceX یک موشک را پرتاب می کند ، مقداری سوخت ذخیره می کند تا مرحله اول موشک را پس از آن به زمین برگرداند. کار برای ورود یک فضاپیما به مدار انجام می شود. برای پرتاب از کیپ کاناورال در فلوریدا ، مرحله موشک بر روی یک ناو هواپیمابر بدون سرنشین شناور می شود که صدها مایل به سمت شرق در اقیانوس اطلس شناور است.

مدار زمین کم: به حزب بپیوندید

فضا در حدود ۶۲ مایل (۱۰۰ کیلومتری) بالاتر از ما شروع می شود ، هر چند مرز تا حدودی خودسرانه است. (ناسا و اداره هواپیمایی فدرال این مرز را برای هر کسی که آنقدر بالا برود قرار داده اند.) کمی بالاتر از آن ، رسیدن به حدود ۱۲۴۳ مایل (۲۰۰۰ کیلومتر) بالاتر از سطح زمین ، محبوب ترین قسمت این منطقه است. فضا ، مدار زمین کم یا LEO نامیده می شود.

اینجا جایی است که ایستگاه فضایی بین المللی را به همراه ماهواره ها برای پیش بینی هوا ، جاسوسی ، تلویزیون ، تصویربرداری و به طور فزاینده باند پهن ماهواره ای پیدا خواهید کرد. هر انسانی که در فضا بوده است ، به غیر از تعدادی که در مأموریت های آپولو ناسا به ماه نزدیک گردیده اند ، زمین را در LEO بغل کرده اند.

سرویس SpaceX Starlink که اکنون در حال آزمایش بتا است ، به ۱۰۰۰ ماهواره در صورت فلکی خود نزدیک است. ، در راه رسیدن به بیش از ۲۲۰۰٫ Project Kuiper آمازون ۳۲۰۰ ماهواره را در نظر گرفته است. OneWeb 48000 ماهواره عظیم را پیش بینی می کند ، اگرچه برنامه های میان مدت آن در سال جاری با مشکل ورشکستگی روبرو گردیده است. شرکت های مستقر در کانادا ، روسیه و چین برنامه های بیشتری دارند.

دسترسی به LEO از همیشه آسان تر است و این “عصر طلایی نوآوری در LEO” را به وجود آورده است ، “جان سرافینی ، مدیر اجرایی HawkEye 360 ​​، که شرکتش به مشتریان دولتی و نظامی کمک می کند ، گفت: سیگنال های رادیویی را برای ردیابی سوژه هایی مانند قاچاقچیان یا قایق های گمگردیده ردیابی می کند.

 شاتل فضایی ناسا تلاش خود را در نزدیکی ایستگاه فضایی بین المللی در سال 2008 انجام می دهد. ISS کمی بالاتر از 200 مایل بالاتر از سطح زمین می چرخد ​​، تقریباً از نیویورک تا بوستون.

شاتل فضایی ناسا تلاش نزدیک به فضای بین المللی ایستگاه در سال ۲۰۰۸٫ مدار ISS تا حدودی بالاتر از ۲۰۰ مایل بالاتر از سطح زمین ، تقریباً از نیویورک تا بوستون می چرخد.


ناسا

“ساخت HawkEye 360 ​​تقریباً ۱۰ ماه پیش ساخت ماهواره ای تقریباً غیرممكن بود” ، اما موشكهای قابل استفاده مجدد SpaceX و سایر پیشرفتها باعث كاهش هزینه پرتاب گردیده است. وی گفت: “فرصتهای بیشتری برای سوار گردیدن به مدار بیش از هر زمان دیگری وجود دارد.”

از آنجا که LEO نسبتاً در دسترس است ، در اکثر مناطق ناخواسته فضایی زمین نیز در مدار قرار دارد. اصطکاک با حاشیه های فوقانی جو کسری از ریزه ها را از مسیر خارج می کند. ماهواره ها نیز باید اصطکاک اتمسفر را در نظر بگیرند ، و اغلب برای حفظ مدار مناسب با رانشگرهای یونی ملایم اما با انرژی خورشیدی ، خود را برهنه می کنند. کیلومتر) بالاتر از زمین ، یک صحرا در مقایسه با LEO است. اما برخی از برجسته های قابل توجه این منطقه وجود دارد ، به ویژه صورت های فلکی ماهواره ای ناوبری.

صورت های فلکی بزرگ ماهواره ای ، هر کدام با تقریباً ۲۴ ماهواره ، GPS ایالات متحده ، گالیله اروپا ، گلوناس روسیه و BeiDou چین است. GPS برای پیمایش تلفن های هوشمند مفید است ، اما استفاده نظامی نیز توجیه بالایی برای هزینه پرتاب و نگهداری این ماهواره ها است.

درست بالای مرز بالای MEO ، مدار ژئوشیمرون قرار دارد ، نقطه شیرینی که دوره مداری با چرخش زمین مطابقت دارد. . یک ماهواره در مدار ژئوسنکرون بالاتر از خط استوا ، به نام مدار زمین ثابت ، دقیقاً در همان نقطه آسمان مشاهده می شود که از زمین مشاهده گردیده است.

این به ویژه برای ارتباطات بسیار مفید است زیرا شما می توانید یک آنتن ایستگاه زمینی ثابت را مستقیماً به سمت ماهواره هدایت کنید. با این حال ، تأخیرهای انتقال رادیویی و قدرت سیگنال نسبت به فضاپیماها در مدارهای پایین تر است.

همه مکان های پارک در زمین سنکرون برابر نیستند. تغییرات در چگالی زمین برخی از ماهواره ها را از نقطه خود دور می کند و برای حفظ آنها در یک خط نیاز به پیشرانه های گاه و بیگاه دارد.

 پرتاب شاتل فضایی ناسا در سال 2009 مسیر قوسی یک فضاپیما را به مدار نشان می دهد. به دست آوردن سرعت جانبی مورد نیاز برای ماندن در مدار دشوارتر از رسیدن به فضا است ، بنابراین موتورهای موشکی فضاپیما را به سمت افق سوق می دهند.

پرتاب شاتل فضایی ناسا در سال ۲۰۰۹ نشان می دهد مسیر قوس گیری یک فضاپیما برای چرخیدن به دست آوردن سرعت جانبی مورد نیاز برای ماندن در مدار دشوارتر از رسیدن به فضا است ، بنابراین موتورهای موشکی فضاپیما را از افق خارج می کنند.


ناسا

دایره ها و بیضی ها

اگرچه بسیاری از مدارها به صورت دایره ای هستند ، اما برخی از آنها به بیضوی بیشتری کشیده گردیده اند که می توانند سرعت ماهواره را در فاصله دورتر از زمین کاهش دهند.

همچنین بیضی ها برای تغییر مدار مفید هستند. مأموریت های آپولو ناسا با پرتاب فضاپیما به مدار زمین آغاز گردید ، سپس با سوختن یک موشک جدید آنها را به مدار بیضوی پرتاب کرد که به سمت ماه کشیده گردیده بود و بیشتر فضانوردان را به ساحل وا داشت. با سوختن یک موشک دیگر ، فضاپیما وارد مدار ماه گردید.

یکی از مدارهای مورد علاقه یوسف بیضوی است. بیشتر روسیه به خوبی در شمال خط استوا قرار دارد ، که این میزان ماهواره های زمین ثابت را محدود می کند. بنابراین روس ها گزینه دیگری به نام مدار مولنیا پیدا کردند.

با مدار مولنیا ، یک ماهواره بر روی استرالیا در نزدیکترین نقطه مدار ، شلاق می زند ، به نام پریژ ، سپس با رسیدن به بالاترین نقطه خود در بالای مسکو ، به نام آپوژ ، به طور طبیعی کند می شود. .

سیستم رادیویی ماهواره ای سیریوس اصلی از مدارهای مولنیا نیز استفاده می کرد ، اگرچه پس از دستیابی به رادیو ماهواره ای XM برای تبدیل گردیدن به رادیو XM سیریوس ، رویکرد مدار زمینی XM را در پیش گرفت. [۱۹۶۵۹۰۰۵] تعداد زیادی مدار دیگر نیز وجود دارد ، مانند مدارهای قطبی که از هر دو قطب زمین عبور می کنند. و فضاپیماهایی که به سرعت فرار زمین می رسند می توانند بجای آن در مدار خورشید قرار بگیرند. به عنوان مثال ، مدار Starman از SpaceX فقط شیرین کاری تبلیغاتی الون ماسک را در نزدیکی مریخ حمل می کرد. اگر فعالیت تجاری امروز در مدار زمین پایین ، هزینه های پرتاب موشک را کاهش دهد ، شاید انسان های واقعی او را دنبال کنند.

 http://www.cnet.com/


در حال پخش:
این را تماشا کنید:

اینترنت مبتنی بر فضا Starlink ، توضیح داده گردید



۴:۴۳

منبع : cnet
به صفحه اخبار فناوری بروید و دیگر خبرها را مشاهده نمایید.

© تمامی حقوق برای آک تک محفوظ است. نقشه سایت