Mars Misterius selalu diselimuti misteri peristiwa tak terduga. Jalan menuju itu tidak mudah dan bisa menghadirkan kejutan apa pun. Penerbangan panjang jutaan kilometer yang hampa terkadang berakhir dengan kehilangan kendaraan yang tidak selalu dapat dimengerti. Namun fenomena aneh terkadang terjadi di awal jalur menuju Planet Merah. Duduk lebih dekat dan dengarkan: kami akan menceritakan kisah aneh yang terjadi baru-baru ini.
Misteri apogee bawah tanah
Peluncuran rover Perseverance pada 30 Juli 2020 dari Pangkalan Angkatan Udara AS di Cape Canaveral di Florida berlangsung seperti biasa, tanpa menunjukkan sesuatu yang tidak terduga. Setelah tahap pertama, yang biasanya menyediakan lintasan suborbital yang tinggi, seorang veteran luar angkasa, kakek Centaur, yang telah bekerja di ketinggian selama 60 tahun, bergabung dalam pekerjaan itu. Lokomotif luar angkasa ini mulai menarik perigee bawah tanah, yang diwarisi dari tahap pertama, dari perut yang dalam, dari mantel bumi yang lebih rendah. Perigee bertenaga uapnya diangkat dari kedalaman bumi, pada tingkat yang sama dikeluarkan dari atmosfer dan ditinggalkan di ketinggian 166 kilometer, menutup lintasan peluncuran ke orbit referensi rendah.
Setelah waktu yang singkat, Centaur dihidupkan untuk kedua kalinya untuk mempercepat Ketekunan untuk penerbangan antarplanet ke Mars. Karena peningkatan kecepatan, elips dari orbit saat ini mulai memanjang, meninggalkan bagian terjauhnya lebih jauh dari Bumi. Sekarang ketinggian puncak tumbuh: pada awalnya perlahan, kemudian semakin cepat, terus-menerus mempercepat dan membawa momen berharga dari pembukaan orbit dekat bumi lebih dekat ke lintasan antarplanet. Data ketinggian apogee yang meningkat pesat ditampilkan di sudut semua monitor yang menunjukkan pergerakan roket. Mereka menunjukkan bagaimana puncak yang dihitung itu sendiri - hanya titik yang dihitung, tidak dibatasi oleh massa dan inersia - dengan cepat bergerak menjauh sejauh jutaan kilometer.
Dan tiba-tiba, di depan mata semua orang, hal yang menakjubkan terjadi. Tiba-tiba, data telemetri menunjukkan bahwa ketinggian apogee menjadi negatif dan berjumlah minus 6378 kilometer - apogee dari luar angkasa, dari jarak 45 juta kilometer, tiba-tiba menyelam ke inti besi padat bagian dalam Bumi dan tetap di sana.
Apa-apaan ini, layak untuk pena Nikolai Vasilyevich Gogol? Mungkin bahkan di sini "iblis licik tidak meninggalkan kenakalannya"? Atau apakah itu malfungsi program, kerusakan sistem pengukuran dan perhitungan lintasan? Mungkin beberapa rahasia murni Mars?
Peluncuran sebelumnya ke Mars di Amerika Serikat terjadi beberapa tahun sebelumnya, pada 5 Mei 2018, dan dalam banyak hal tidak biasa. Semua peluncuran ke Planet Merah dalam seluruh sejarah astronotika Amerika dilakukan dari Florida. Peluncuran pesawat ruang angkasa InSight adalah peluncuran antarplanet pertama dari Pangkalan Angkatan Udara Vandenberg di California, pelabuhan antariksa terbesar kedua di Amerika Serikat, dan umumnya dari pantai Pasifik Amerika Serikat. Pada saat yang sama, ini adalah peluncuran pertama ke Mars dari orbit referensi kutub. Awal yang tidak biasa seperti itu tidak dipilih sama sekali karena keuntungan balistik. Sebaliknya, ada beberapa kerugian dalam energi peluncuran, karena dalam kasus seperti itu rotasi Bumi tidak digunakan.
Hanya karena beban kerja tim awal Florida dengan jadwal peluncuran yang ketat, peluncuran ditunda ke Vandenberg (walaupun masih diawasi oleh spesialis peluncuran dari Florida, Kennedy Space Center). Dari kosmodrom Pasifik ini, mereka selalu meluncur ke arah kutub Utara dan Selatan Bumi, ke orbit kutub dan sirkumpolar, yang mengkhususkan diri pada peluncuran semacam itu. Hampir semua pengintaian optik terbang di orbit sinkron matahari dekat-kutub, dan Vandenberg tidak hanya kosmodrom, tetapi juga Rentang Roket Barat. Anda tidak dapat meluncurkan apa pun darinya ke arah timur yang biasa, karena benua berpenduduk padat membentang ke timur, di mana Anda tidak dapat membuang tangga yang sudah dikerjakan.
Kekuatan roket Atlas V 401 dengan margin besar sudah cukup untuk mengimbangi energi yang dikurangi dari peluncuran semacam itu. Setelah peluncuran dan bagian yang sangat vertikal, roket meluncur tajam ke selatan, melintasi lautan di sepanjang pantai California, ke arah Antartika, membawanya sedikit ke timur dari meridian awal. Setelah melewati Kepulauan Channel yang terletak tidak jauh dari pantai pada ketinggian tujuh puluh kilometer dan tanpa mengganggu mamut kerdil yang terkenal, Mammuthus, yang terkubur di endapan Pleistosen Akhir di pulau-pulau ini, roket dengan cepat terangkat dari atmosfer. Begitu berada di orbit kutub rendah, lokomotif ruang angkasa yang sama Centaur, dengan mesin standar kedua di atas Antartika, menempatkan InSight pada jalur penerbangan ke Mars. Dan pada saat transisi ke lintasan antarplanet, gambar menakjubkan yang sama muncul. Data telemetri, sekarang di sudut kiri atas layar, menunjukkan ketinggian puncak negatif minus 3443,92 mil:
Jadi, ini bukan kecelakaan, dan beberapa fenomena paradoks terjadi selama peluncuran ke Mars? Tapi bagaimana: tinggi apogee negatif? Apa artinya ini dan bagaimana data tersebut muncul? Untuk mengetahuinya, mari kita mulai dengan dasar-dasarnya dan berjalan-jalan cepat melalui taman balistik orbit tanpa menyelam jauh ke dalam semak-semaknya.
Bentrokan petarung yang berbeda
Mari kita bayangkan bahwa di atas ring, di ruang tertentu, dua petarung berkumpul dalam duel. Satu kecil, cepat dan gesit, kartu trufnya adalah kecepatan. Yang lainnya berat dan berat, seperti petarung sumo; triknya adalah massa. Cengkeraman "sumois" itu instan, andal, dan tak henti-hentinya. Hanya alih-alih melempar lawan keluar dari lingkaran, seperti dalam sumo nyata, dia, sebaliknya, berusaha untuk tetap berada di dalam lingkaran. Mungkin tidak persis lingkaran, tetapi dalam batas-batas kekuatannya. Petarung cepat mengambil kategori lain - kecepatan yang telah dia kembangkan, pegang, pegang. Dia akan menang atau kalah dari petarung sumo dengan mengorbankan kecepatannya, cukup atau tidak cukup. Bagaimana Anda membandingkannya? Bisakah Anda memprediksi siapa yang akan menang?
Dengan kata lain, ada benda gravitasi besar - dan benda bergerak, pesawat ruang angkasa. Apa yang akan menjadi interaksi mereka? Petarung sumo akan meraih pelari ini dan menahannya. Atau pelari akan menghindari kelas berat dan terus berlari. Bagaimana Anda menimbang kemampuan mereka? Anda dapat membandingkannya dalam hal energi, nilai yang mudah diubah (dalam hal bentuk, potensi, dan kinetiknya) - dan karenanya merupakan parameter yang sangat universal.
Energi pergerakan pejuang cepat - energi kinetik - adalah produk yang sudah dikenal: ek= mV2/ 2. Energi cengkeraman masif, atau energi gravitasi - misalnya = GMm/R, produk dari massa para pejuang dengan konstanta gravitasi Gdibagi dengan jarak antara mereka R … Semakin dekat, semakin kuat pegulat sumo berat akan menangkap petarung cepat. Dan ia akan tetap mengorbit di sekelilingnya, membengkokkannya dengan kekuatan cengkeramannya sampai menutup, dengan demikian tidak melepaskannya. Dan jika kemenangan cepat, dia tidak akan tetap berada di bawah belas kasihan yang besar dan akan meninggalkannya hingga tak terbatas.
Apa yang lebih dulu - gerak atau gravitasi? Pertanyaannya tidak ada artinya, tetapi gravitasi bisa ada untuk waktu yang sangat lama tanpa mengubah gambar dengan cara apa pun. Gerakan mengarah pada pertarungan antara para pejuang; tanpa gerakan, pertemuan mereka pada prinsipnya tidak mungkin. Membandingkan para petarung, yang pertama adalah energi gerakan cepat dan energi cengkeraman masif dikurangi darinya. Kedua energi ini memiliki massa tubuh yang cepat M; membaginya, kita memperoleh untuk benda terbang energi geraknya per satu kilogram massanya - energi kinetik spesifik V2/ 2. Dan dampak benda masif akan ditentukan oleh produk massanya dengan konstanta gravitasi (GM, produk ini disebut parameter gravitasi, , "Mu"), dibagi dengan jarak dari pusat medan gravitasi (disederhanakan - pusat planet) ke benda cepat - μ/R … Ini adalah energi gravitasi per kilogram benda terbang, yaitu energi gravitasi spesifik. Dua energi spesifik - kinetik dan gravitasi, per satu kilogram pelari - adalah skala yang akan menentukan kemampuan pelari dan hasil pertemuan antara dua pejuang. Perbedaan antara energi spesifik ini, V2/2 – μ/R, disebut energi orbital spesifik dan dilambangkan dengan simbol e:
e = V2/2 – μ/R
Kurva kekalahan dan kemenangan
Lebih lanjut, logikanya sederhana: energi apa yang lebih besar dalam satu kilogram benda terbang, energi itu mengatur; yang kendalinya lebih kuat, dia memutar kuda. Ketika energi gravitasi spesifik dari benda besar mendominasi pelari, medan gravitasinya tidak melepaskan pelari, mengembalikan benda terbang melalui lintasan tertutup: elips, elips, elips. Energi gerak di sini lebih kecil daripada energi gravitasi di setiap kilogram pelari. Mengurangi yang lebih besar dari yang lebih kecil, kami memperoleh nilai negatif dari energi orbital spesifik e … Tubuh cepat, seolah-olah, berada di minus di depan gravitasi pasangan yang berat dan tidak dapat membebaskan diri dari gravitasinya.
Dan jika energi spesifik kecepatan dan gravitasi sama? Perbedaan mereka akan memberikan nol - energi orbital spesifik tubuh adalah nol, e = 0. Tidak ada yang menang di sini: tubuh berkecepatan tinggi terbang hingga tak terbatas, tetapi berhenti di sana; dan pasangan yang gravitasi menghentikan tubuh berkecepatan tinggi, tetapi jauh tak terhingga, di luar batas genggamannya. Dan dia tidak bisa menariknya ke dirinya sendiri dari sana. Situasi kebuntuan. Dan ini adalah kecepatan kosmik kedua: sebuah benda yang cepat akan meninggalkan medan gravitasi yang berat, telah pergi jauh tak terhingga, tetapi aksi medan ini pada akhirnya akan berhenti dan berhenti menjadi pelari.
Apa yang akan menjadi bentuk jalan kesetaraan mutlak ini? Mendekatinya dengan percepatan tubuh, lintasan elips memperoleh puncak yang semakin tinggi dan lebih jauh, titik tertinggi dari orbit. Dan ketika apogee naik hingga tak terhingga, elips akan pecah. Orbit akan menjadi kurva terbuka - parabola.
Orbit parabola membagi semua orbit menjadi sebelum dan sesudah, memisahkan tak terhingga elips dan tak terhingga hiperbola, lebih lanjut membuka lintasan dengan dominasi energi gerak. Ini adalah garis yang sangat halus, murni dihitung; untuk permukaan benda yang berbentuk bola, hanya ada satu parabola, berbeda dengan himpunan elips tertutup yang tak terhitung dan himpunan hiperbola terbuka yang tak terhitung banyaknya. Untuk orbit parabola, di semua titiknya, kecepatannya selalu sama dengan kecepatan kosmik kedua - kecepatan melarikan diri dari benda gravitasi. Sedikit lebih sedikit energi - dan penerbangan akan mendekati elips. Sedikit lebih banyak energi - penerbangan akan menuju tak terbatas dan berlanjut di sana.
Pesawat ruang angkasa akan mengatasi gravitasi dengan margin dan akan terbang menjauh dari planet dengan beberapa kecepatan residual. Dan itu tidak akan berhenti di jarak yang tak terbatas, seperti pada parabola. Lintasan seperti itu disebut hiperbolik.
Dengan peningkatan kecepatan tubuh yang cepat, semua kurva lebih lanjut juga akan terbuka. Energi spesifik gerak pada mereka lebih besar daripada energi spesifik medan gravitasi. Pesawat ruang angkasa akan mengatasi gravitasi dengan margin dan akan terbang menjauh dari planet ini dengan beberapa kecepatan residual. Dan itu tidak akan berhenti di jarak yang tak terbatas, seperti pada parabola. Lintasan seperti itu disebut hiperbolik. Pada mereka, kecepatan "menggantikan" gravitasi, energi spesifik kecepatan lebih besar daripada energi spesifik gravitasi, dan energi orbital spesifik epositif - pelari berada di wilayah positif di depan gravitasi mitra yang berat dan dengan demikian memenangkannya. Selain itu, benda cepat pada jarak tak terhingga dari planet mempertahankan kecepatan residual, yang disebut kecepatan berlebih hiperbolik. Pada saat data telemetri yang aneh, Ketekunan memasuki lintasan hiperbolik - pada lintasan meninggalkan Bumi dengan kecepatan sisa yang tidak nol, yang dengannya ia pergi ke Planet Merah.
Situasi dengan sumbu semi-mayor
Dan kita akan kembali sebentar ke taman balistik orbit dan berjalan-jalan di sepanjang jalan geometri sederhana. Dalam orbit elips, jarak antara perigee dan apogee, titik yang paling saling berjauhan, membentuk sumbu utama elips (yang memanjang sepanjang elips; sumbu minor dan semi-sumbu akan terletak di elips). Setengah dari jarak terpanjang dalam elips ini adalah sumbu semi-mayor A … Energi orbital spesifik benda terbang dapat dinyatakan tidak hanya dalam bentuk perbedaan antara energi spesifik kinetik dan gravitasi, tetapi juga dalam parameter gravitasi. μplanet dan panjang sumbu semi mayor Aorbit elips dari benda terbang: e= –Μ/2 A … Perhatikan minus sebelum pecahan.
Energi spesifik dari benda yang terbang sepanjang elips adalah negatif (dikurangi, kurangnya untuk melarikan diri dari gravitasi planet) dan sama dengan e= –Μ/2 A … Dari rumus yang sama, sumbu semi-mayor sama dengan A = –Μ/2 e … Energi spesifik negatif untuk elips e bersama-sama dengan minus rumus memberikan panjang positif dari sumbu semi-utama elips A.
Pada parabola, apogee surut hingga tak terhingga, yang berarti panjang sumbu utama dan semisumbu menjadi tak terhingga. Pada lintasan hiperbolik, energi spesifik telah melewati parabola nol dan positif: tubuh meninggalkan gravitasi dengan margin yang tersisa dalam bentuk kelebihan kecepatan hiperbolik. Tetapi agar energi spesifik tubuh menjadi positif, sesuatu dalam rumus harus menjadi negatif jika ada minus di depannya.
Parameter gravitasi tidak boleh negatif: ini adalah produk dari massa planet dengan nomor, = GM, dan tidak ada massa negatif. Sumbu semi-mayor tetap A … Pada kenyataannya, hiperbola tidak memiliki semi-sumbu - hanya sumbu tak terbatas, garis lurus tak terbatas, di mana konsep setengah entah bagaimana tidak berarti. Karena tidak ada apogee. Cabang-cabangnya mencapai tak terhingga dan tidak memiliki titik yang sama di sana, di mana Anda dapat menunda sumbu dan mengukur jarak. Secara matematis, panjang sumbu semi-mayor hiperbola dipaksa menjadi negatif. Jarak arah mungkin memiliki perubahan tanda. Ketika arah penundaan atau penghitungan diperhitungkan, perubahan kebalikannya harus dijelaskan dalam beberapa parameter. Secara geometris, ini adalah putaran 180 derajat; secara matematis, ini adalah perubahan tanda. Jika sumbu semi-utama normal dari elips normal terletak di dalam elips, maka ketika tanda berubah, sumbu semi-negatif harus disimpan dalam arah yang berlawanan - keluar dari kelengkungan. Interpretasi geometris dari sumbu semi-mayor hiperbola adalah jarak dari perigee hiperbola ke titik perpotongan asimtotnya, di mana cabang-cabang hiperbola menuju tak terhingga. Segmen ini tidak terletak di dalam tikungan kurva, seperti pada elips, tetapi di luar hiperbola, dalam arah yang berlawanan, mengubah tandanya dari bagian dalam elips yang terhormat menjadi kebalikan dari peletakannya.
Selain itu, baru saja "diendapkan" dari parabola lebih jauh ke daerah hiperbolik, hiperbola memiliki posisi berbentuk V sempit dari asimtot ini, di mana hiperbola mendekati dari tak terhingga, terbentang di sekitar pusat gravitasi, melewati perigenya (untuk demi suara yang sudah dikenal, kami tidak akan mengatakan "pericenter" dalam kasus umum, dan perigee adalah untuk Bumi biasa), dan kembali ke tak terhingga. Dengan demikian, titik perpotongan asimtot dapat menyimpang sangat jauh dari perigee hiperbola, yang terletak "di dalam paruh sempit" asimtot. Dengan asimtot yang hampir paralel - praktis hingga tak terbatas.
Dan dengan peningkatan lebih lanjut dalam kecepatan penerbangan, hiperbola terbuka dengan asimtotnya dan bercabang menjadi sudut yang semakin tumpul, dengan peningkatan kecepatan yang tidak terbatas, mendekati garis lurus. Dan ini dapat dimengerti: sebuah benda yang relatif lambat terbang di sepanjang hiperbola (walaupun dengan kecepatan hiperbolik, tentu saja) tinggal untuk waktu yang lama di wilayah perigee, di mana cengkeraman gravitasi planet paling kuat dan gaya yang membengkokkan lintasan paling besar; kecepatan lambat memberikan gravitasi cukup waktu di sini untuk bekerja dengan baik di tikungan di jalan. Sebaliknya, semakin cepat kecepatan penerbangan hiperbolik di sekitar planet ini, semakin sedikit waktu yang dihabiskan tubuh di zona dekat perigee, tergelincir lebih cepat dan tidak memungkinkan waktu untuk membengkokkan lintasannya. Oleh karena itu, dengan penerbangan cepat, hiperbola dibengkokkan lebih sedikit oleh gravitasi planet.
Energi spesifik tubuh berubah dengan lancar dengan peningkatan kecepatan dari elips ke hiperbolik. Dari nilai negatif elips kecil, energi orbital spesifik tubuh secara bertahap berkurang dengan perpanjangan elips, mendekati energi nol parabola dalam langkah-langkah kecil, melewati nol dengan mulus saat melewati parabola, dan kemudian juga dengan mulus dari nol meningkat. lintasan hiperbolik, sudah dengan nilai positif.
Tetapi panjang sumbu semi-mayor berperilaku berbeda. Saat elips meregang, ia tumbuh (secara langsung, secara geometris), mencapai tak terhingga pada parabola. Ketika melewati hiperbola, panjang sumbu semi-mayor menjadi negatif (ternyata di luar kelengkungan) dan juga sangat besar. Penurunan kecepatan hiperbolik terus tumbuh, asimtot hiperbolik "bergerak terpisah" dan jarak antara titik persimpangan mereka dan perigee berkurang.
Perigee dan apogee sebagai cermin tugas orbital
Semakin dekat untuk memahami bagaimana apogee dengan ketinggian negatif muncul dalam data penerbangan. Anda hanya perlu memperhatikan hal-hal khusus dari tugas-tugas biasa dan kondisi peluncuran dengan perintah start.
Dalam orbit tertutup satelit bumi buatan, ketinggian apogee dan perigee sangat penting, berguna, dan indikatif. Mereka mendefinisikan banyak fitur gerakan orbital, dan mereka, seperti di cermin, mencerminkan detail penting dari situasi atau tugas balistik saat ini. Misalnya, ketinggian orbit geostasioner tidak diragukan lagi merupakan parameter kunci yang penting (bersama dengan kemiringan orbit nol yang sama pentingnya). Nilai ketinggian geostasioner harus dijaga secara akurat, dan bentuk lingkaran orbit ini dicirikan oleh kesetaraan ketinggian perigee dan apogee, yaitu, ketidakhadiran mereka yang sebenarnya, ketika titik mana pun dari orbit adalah apogee dan perigee. pada waktu bersamaan. Jadi lingkaran dinyatakan dengan persamaan apogee dan perigee.
Dalam kasus lain, penting untuk mengetahui dari kedalaman ke ketinggian berapa pekerjaan tahap kedua harus menaikkan perigee. Atau di mana dan seberapa jauh perigee harus diturunkan ke atmosfer, menghentikan gerakan orbit. Misalnya, jika Anda perlu meregangkan pintu masuk dan membuat pengereman berlebihan di atmosfer menjadi kecil dan mudah bagi kru, Anda tidak boleh mendorong perigee ke atmosfer di bawah tujuh puluh kilometer. Pada pendekatan ke perigee seperti itu, pesawat ruang angkasa akan pergi untuk waktu yang lama hampir secara horizontal di lapisan atmosfer atas yang dijernihkan - dan karenanya melambat perlahan dan untuk waktu yang lama, memadamkan kecepatan dengan lancar dan tanpa kelebihan beban yang besar, tanpa menumpuk energi keturunan.
Mungkin juga ada masalah terbalik - untuk mengorbit satelit di atas area tertentu sehingga ketika dihancurkan di atmosfer, fragmen yang tidak terbakar yang tersisa tidak terbang keluar dari zona jatuh yang relatif kecil. Untuk melakukan ini, satelit harus diluncurkan di sepanjang lintasan masuk yang lebih curam, dengan lebih sedikit "smearing" secara horizontal: perigee dapat diturunkan di bawah permukaan bumi beberapa ratus kilometer - berjuang untuk itu, satelit akan memasuki atmosfer di sepanjang lintasan yang lebih curam, mengalami daya dan beban panas yang besar, ia akan runtuh lebih kuat dan terbakar lebih sempurna, dan bagian-bagiannya yang bertahan akan jatuh dengan penyebaran yang lebih kecil. Tentu saja, perendaman perigee di bawah tanah yang lebih dalam akan membutuhkan pasokan bahan bakar yang lebih besar untuk impuls pengereman; tetapi di sini solusi seperti itu sudah dipilih yang dapat diterima dalam hal semua batasan, cadangan, dan kemampuan.
Dll. Oleh karena itu, selama peluncuran, sangat nyaman untuk menggunakan ketinggian apogee dan perigee sebagai nilai pergerakan yang terkontrol, indikator yang baik dan nyaman. Banyak yang jelas dari mereka tentang apa, di mana dan bagaimana ia keluar atau tidak, apakah satelit itu telah mencapai ketinggian, bagaimana ia bergerak dengan apogee dan perigee seperti itu. Sifat geometris yang dapat dipahami, tinggi titik, fisis, nyata. Oleh karena itu, ketika menampilkan data penerbangan orbit, ketinggian apogee dan perigee yang dihitung untuk gerakan ini dan momen saat ini dalam waktu selalu digunakan. Dan untuk menghitung ketinggian perigee dan apogee, dipisahkan oleh sumbu utama, setengahnya banyak digunakan - semisumbu utama, panjangnya. Semakin tinggi apogee, semakin panjang elips, sumbu longitudinal utama dan semisumbu utama.
Puncak bukan satelit
Namun, menurut ketinggian apogee, sulit untuk melacak satu poin yang jarang, tetapi penting - transisi dari gerakan orbital tertutup kendaraan menjadi hiperbolik. Bagaimana membedakan apogee yang sangat jauh dari yang jauh tak terhingga? Dengan penghapusan apogee yang besar, perbedaannya dengan infinity akan menjadi kecil dan sulit dipahami. Transisi peralatan ke hiperbola lebih mudah dan lebih tepat untuk dilacak dalam konteks energi orbital spesifik: untuk melihat bagaimana energi orbital spesifik negatif satelit mendekati nol dengan mulus, melintasi parabola nol dan kemudian tumbuh menjadi nilai positif dengan transisi penerbangan ke hiperbolik.
Tetapi peluncuran ke hiperbola - antarplanet - jauh lebih jarang daripada peluncuran di dekat Bumi. Oleh karena itu, model komputasi, yang menampilkan data penerbangan saat ini dalam bentuk ketinggian apogee dan perigee, tetap sama selama peluncuran antarplanet - dekat Bumi. Seperti kebanyakan peluncuran pesawat ruang angkasa, sebagian besar adalah satelit buatan Bumi.
Model gerak satelit dipaksa untuk menggambarkan dengan parameter kunci geraknya yang dekat dengan Bumi, penerbangan suatu peralatan yang tidak lagi menjadi satelit.
Model komputasi gerak untuk satelit dipertajam untuk parameter elips biasa dengan perigee dan apogee yang sangat diperlukan. Dan model gerak satelit ini dipaksa untuk menggambarkan dengan parameter kunci geraknya yang dekat dengan Bumi, penerbangan suatu peralatan yang tidak lagi menjadi satelit. Oleh karena itu, dengan transisi gerak ke hiperbolik, bukan satelit, model menunjukkan keajaiban yang dihitung, murni menghitung secara matematis - suka atau tidak, bagaimana itu diletakkan - puncak imajiner di awal lintasan hiperbolik, seperti yang selalu terjadi untuk elips biasa. Perhitungan seperti itu secara matematis benar - ini bukan kesalahan ketik, bukan kesalahan, bukan kontradiksi - tetapi dalam gerakan hiperbolik, beberapa hasil perhitungan seperti itu sudah imajiner. Oleh karena itu, dalam data gerak yang ditampilkan di sudut layar, puncak imajiner hiperbola dan ketinggian negatifnya muncul.
Pembaca yang penuh perhatian - atau sekadar ahli balistik orbit, yang telah lama mengenal besaran tertentu, seperti tabel perkalian - akan melihat bahwa jarak 6378 kilometer dan 3443,9 mil laut adalah jarak yang sama. Apalagi jarak ini sama dengan radius rata-rata Bumi. Artinya, model komputasi gerak telah menempatkan apogee di pusat planet kita. Mengapa persis di tengah dijelaskan oleh kekhasan penyederhanaan model gerakan, yang akan melelahkan untuk didaki sekarang. Dan, mungkin, untuk pertanyaan "Mengapa begitu dalam?" - model gerakan dengan senyum licik akan menjawab bahwa tidak ada tempat yang lebih dalam …
Tapi insiden komputasi ini tidak berpengaruh pada pergerakan nyata kendaraan antarplanet. Oleh karena itu, apogee negatif yang dihasilkan dalam beberapa detik dihapus begitu saja dari data telemetri, dan penjelajah antarplanet melanjutkan jalur hiperboliknya, yang dimulai pada saat-saat ini, dengan tepuk tangan dari personel Pusat Kontrol Misi dan berharap perjalanannya lancar. Dan kami sekali lagi mencatat paradoks yang tampak halus dengan ketinggian apogee negatif, tetapi sekarang sebagai teman baik.
Pengaya
Pada lintasan hiperboliktidak hanya peluncuran antarplanet terjadi, tetapi juga terbang lintas planet selama apa yang disebut manuver gangguan, atau gravitasi. Dalam hal ini, kecepatan pesawat ruang angkasa relatif terhadap planet pada awal terbang adalah sama dengan kecepatan setelah selesai, hanya lintasan yang membengkok dan arah gerakan berubah. Tetapi relatif terhadap Matahari, dalam kerangka acuan heliosentris, setelah terbang mengelilingi planet ini, besarnya kecepatan kendaraan juga berubah: ia menerima peningkatan kecepatan, positif atau negatif. Dengan demikian, peralatan mengubah orbitnya mengelilingi Matahari. Dalam orbit baru, ia dapat bergerak lebih cepat, terbang menjauh dari bintang, atau, sebaliknya, melambat, mendekati wilayah bagian dalam tata surya dan planet-planetnya. Manuver gravitasi berdasarkan flyby hiperbolik digunakan sangat luas. Mereka dapat dilakukan berkali-kali dalam satu penerbangan; misalnya, dalam program penyelidikan surya Parker - tujuh manuver deselerasi gravitasi di dekat Venus, di mana ia telah melakukan tiga (dua yang pertama di dekat bagian dalam, ke Matahari, sisi hari Venus; ketiga kalinya - sebulan yang lalu, untuk pertama kalinya di luar itu, di sisi malam), dan empat tetap di depan.
Bagaimana lintasan Ketekunan sekarang? Hiperbolis? Tidak. Lintasannya hanya hiperbolik relatif terhadap Bumi di sekitarnya, selama keberangkatannya. Ketekunan bergerak dalam orbit elips relatif terhadap Matahari, menjadi pendamping bintang; gerakannya adalah revolusi mengelilingi matahari, dan sekarang sedang melakukan bagian dari sebuah revolusi. Pesawat ruang angkasa juga akan mendekati Mars dengan kecepatan hiperbolik relatif terhadap planet, dari mana ia akan mulai memasuki atmosfer.
Pusat medan gravitasi, pusat bumi - apa sebenarnya pusat bumi? Permukaan bumi memiliki bentuk yang kompleks yang tidak dapat digambarkan secara analitis, yaitu tepatnya dengan bantuan rumus matematika. Untuk permukaan dengan bentuk kompleks, pusatnya tidak akan menjadi titik yang berjarak sama, seperti bola; apa pusat permukaan seperti itu? Jika kita berbicara tentang pusat medan gravitasi bumi - dengan cara yang sama, medan gravitasi sebenarnya memiliki struktur "tidak rata" yang agak rumit. Dalam hal ini, pusat geometris permukaan planet kita, tidak peduli bagaimana itu ditentukan, tidak harus bertepatan dengan pusat medan gravitasi (juga tidak peduli bagaimana itu didefinisikan). Kerapatan yang berbeda dari batuan yang mendasari di daerah yang berbeda, bahkan dengan bola Bumi yang ideal, menciptakan ketidakteraturan dalam medan gravitasi yang tidak sesuai dengan fitur permukaan. Manakah dari pusat-pusat ini - medan geometris atau gravitasi - untuk dipilih sebagai referensi? Apa satelit di sekitar? Untuk pusat revolusi dalam balistik orbital, konsep terpisah digunakan - barycenter. Semua satelit bermassa rendah berputar di sekitar barycenter planet. Nama ini berasal dari kata Yunani ("baris") - "berat". Dari kata yang sama, nama bariteria berasal - yang pertama besar dan sangat berat, dengan berat beberapa ton, belalai Eosen. Dari sudut pandang distribusi massa di atas volume Bumi, barycenter adalah pusat massanya. Kita dapat mengatakan bahwa ini adalah titik yang menggantikan seluruh planet dalam pergerakan dan interaksinya dengan benda lain. Oleh karena itu, pergerakan satelit di sekitar planet nyata disederhanakan sebagai revolusi di sekitar barycenter Bumi.
Orbit sinkron matahari- kelas orbit di mana, di bawah setiap titik orbit di Bumi, selalu ada waktu matahari lokal yang sama. Artinya, pada titik sub-satelit tertentu, posisi sudut Matahari di atas ufuk lokal selalu kurang lebih sama. Ini berarti kondisi pencahayaan yang hampir tidak berubah di setiap titik sub-satelit. Sebagai contoh, bayangan itu selalu sama panjangnya dengan bayangan objek yang dilewati satelit dalam orbit seperti itu. Mengubah panjang bayangan hanya berarti satu hal - mengubah ketinggian objek. Dengan pencahayaan yang sama, lebih mudah untuk mencatat perubahan di lapangan. Oleh karena itu, mereka suka meluncurkan satelit pengintai optik ke orbit sinkron matahari. Meskipun ada tugas lain: misalnya, penyediaan balistik penerangan abadi satelit LEO. Sehingga ia tidak pernah pergi ke bayang-bayang, terus menerima daya untuk konsumsi yang kuat - mungkin untuk pengamatan radar konstan dan pengoperasian perangkat pemancar on-board. Untuk melakukan ini, perangkat diluncurkan ke orbit sinkron matahari, melewati zona senja permukaan bumi di mana-mana. Dalam orbit seperti itu, satelit tidak memasuki bayangan planet, selalu berputar melintasi sinar matahari, mengelilinginya, dan seluruh revolusi tetap menyala. Untuk orbit sinkron matahari, peluncuran tidak dilakukan secara ketat ke Kutub Utara, tetapi sedikit ke barat, sekitar delapan hingga sepuluh derajat, memberikan kemiringan orbit sekitar 98-100 °. Dan ketinggian orbit terbentuk pada kisaran 600-1000 kilometer. Untuk peluncuran seperti itu, Pangkalan Angkatan Udara Vandenberg di California sangat bagus karena jalur peluncuran dari sini membentang ke utara dan selatan melintasi lautan.
Orbit referensi rendah. Rendahnya sekitar 180-200 kilometer. Di Amerika Serikat, ketinggian 185 km sering diadopsi - nomor putaran orbit 100 mil. Seringkali, dalam orbit referensi rendah, mereka tidak membuat revolusi penuh - hanya sebagian. Karena mereka sudah meninggalkannya untuk bisnis lebih lanjut: dalam kasus penempatan sementara di atasnya, orbit adalah referensi. Dan jika tidak ada yang terjadi lebih jauh, itu hanya orbit rendah. Dalam bahasa Inggris, biasanya dikatakan "parkir orbit" - orbit parkir. Perangkat dibiarkan di atasnya, seperti mobil yang diparkir di situs. Orbit referensi rendah diperlukan untuk dengan tenang melakukan perjalanan di sepanjang itu ke titik yang diinginkan di atas Bumi, di mana untuk melakukan tindakan tertentu, impuls untuk ditransfer ke orbit lain. Untuk optimalitas, sering dilakukan setelah setengah putaran, di sisi lain Bumi - dan mereka sampai di sana di orbit referensi, dengan cepat dan nyaman. Masa tinggalnya pendek, sehingga perlambatan oleh sisa-sisa atmosfer umumnya sudah signifikan (Anda tidak akan menemukan satelit dengan orbit kerja 200 kilometer - mereka jatuh terlalu cepat), dan secara keseluruhan itu tidak menakutkan - itu akan mengubah ketinggian secara signifikan dalam waktu singkat.
Lintasan suborbital Orbit bumi dengan perigee bawah tanah disebut. Jika tubuh memasuki bumi, perigee orbitnya berada di bawah tanah, dan tubuh bergerak ke arahnya. Elips suborbital memiliki dua bagian: satu bagian nyata - tubuh bergerak di sepanjang itu; yang kedua di bawah tanah. Jadi ini adalah elips Keplerian biasa, terlepas dari fakta bahwa ia memiliki bagian bawah tanah. Itu hanya mengatakan bahwa tidak akan ada omset penuh. Tempat perpotongan bagian elips yang turun dengan permukaan bumi akan menjadi titik tumbukan, pada kenyataannya tentu saja daerah tumbukan. Semua rudal balistik berjalan di sepanjang lintasan suborbital. Faktanya, seluruh balistik tempur rudal, dari operasional-taktis hingga antarbenua, adalah balistik tempur suborbital. Ini telah berhasil dan mengembangkan sejumlah besar semua jenis pertanyaan khusus. Banyak nilai numerik parameter gerak yang dirahasiakan. Dalam gerakan tempur suborbital, fitur ditambahkan terkait dengan keandalan misi tempur, fitur tempur gerakan. Misalnya, kemungkinan manuver dalam fase aktif, yang dilakukan sebagai bagian dari komplikasi pencegatan rudal balistik yang dipercepat oleh senjata anti-rudal musuh. Ini membutuhkan rasio dorong-ke-berat yang lebih besar dan logika khusus untuk membangun manuver semacam itu. Dibandingkan dengan area pertempuran, lintasan suborbital dari peluncuran luar angkasa pada tahap pertama dalam banyak hal lebih sederhana. Ini adalah tipikal, hanya tahap eliminasi yang dioptimalkan secara energik. Meskipun ada insiden balistik tak terduga di atasnya. Tapi tentang mereka lain kali.
Kehancuran di atmosfer memiliki kekhasan dalam hal ruang dan kendaraan suborbital. Satelit masuk dengan sangat lembut, gambaran kehancurannya agak meluas. Selain mereka, ada dua jenis kendaraan suborbital murni - kendaraan tempur. Ini adalah hulu ledak yang dirancang untuk mengatasi semua beban atmosfer, dan tahap pelepasan, atau tahap pertempuran, yang terbang di belakang hulu ledak dan memasuki atmosfer di sekitar tempat yang sama. Yang terakhir sama sekali tidak disesuaikan untuk memasuki atmosfer; desainnya hanya berisi ketahanan terhadap kelebihan beban awal dan pekerjaan yang tepat di ruang angkasa. Tahap pelepasan biasanya masuk setengah menit lebih lambat dari hulu ledak terakhir - dan meskipun dengan sudut kemiringan lintasan yang agak lembut, mereka masih lebih curam daripada penyusup orbital. Di pintu masuk yang lebih curam, kekuatan aerodinamis yang berkembang pesat memanas dan menghancurkan panggung pertempuran - sekali lagi, lalu pecah, berkali-kali. Kadang-kadang di tanah, setelah potongan-potongan itu jatuh, Anda dapat melihat detail penghancuran struktur oleh aliran hipersonik. Dengan keretakan di tepi Aeolus yang menghancurkan urusan Vulcan, aliran itu memecahkan paduan khusus. Secara visual, penghancuran tahapan pertempuran terlihat seperti terbangnya bintang merah-oranye yang luar biasa besar, biasanya dengan garis api yang panjang, seperti obor. Di sekitar "komet" utama yang bersinar terang, beberapa kali kilatan cahaya putih terlihat, mirip dengan kilatan kamera atau pengelasan listrik - ini adalah pecahan paduan magnesium yang terbakar. Perlahan-lahan memerah karena api, anak tangga itu membentang menjadi potongan datar bara oranye dari fragmen yang melambat, dengan cepat didinginkan oleh embun beku stratosfer bawah hingga tak terlihat. Di malam hari, jejak bercahaya hijau tetap di langit, meredup dan padam dalam setengah menit - Anda dapat melihat cahaya rekombinasi dampak ionisasi udara panggung ketika semuanya terbakar. Penghancuran anak tangga paling baik dilihat dari jarak terjauh selama antisiklon musim dingin dengan malam yang tenang dan cerah, salju sedang dan udara kering yang lebat. Pada salju yang parah, kabut beku yang terakumulasi di lapisan permukaan sering mengganggu, mengaburkan detail hingga ketidakjelasan, serta pembiasan pada ketidakhomogenan udara.
Mammoth … tentang mereka lain kali.