zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Пятая попытка
zelenyikot


В марте я опубликовал материал “Понять баллистику с четвертой попытки” где объяснил ошибочность заголовков некоторых СМИ, которые написали, что космический зонд “ЭкзоМарс” был запущен разгонным блоком “Бриз-М” с “четвертой попытки”. В описании принципов орбитальной механики я сам допустил несколько ошибочных утверждений, но с помощью читателей разобрался, и теперь рассказываю.

Многим понравилась аналогия с качелями, которую я привел когда рассказывал о процессе поэтапного набора скорости космическим аппаратом. Однако, надо учесть, что это сходство внешнее. За набор скорости качелями и спутником отвечают различные физические законы.

Главный фактор обеспечивающий ускорение качелей - не отталкивание ногами, а отклонение нашего тела, и этот процесс описывается уравнением маятника. Амплитуда качания качелей увеличивается путем удлинения и укорочения маятника, частью которого на качелях становится наше тело. Отталкивание ногами тоже может вносить вклад, обеспечивая реактивную силу, но эта прибавка незначительна и вполне можно обойтись без нее.



В случае с космосом физические процессы работают другие. Набор скорости при выведении разгонным блоком “Бриз-М” обеспечивается “эффектом Оберта”. Суть его в том, что набирать скорость тем выгоднее чем ближе к планете мы движемся. Соответственно, в этот момент "Бриз-М" и запускал ракетные двигатели и набирал скорость.



Вторая моя ошибка была в утверждении, что невесомость получают в пикирующем самолете. Это представление у меня сформировалось когда я недостаточно внимательно читал о деятельности авиалаборатории, в которой космонавты готовятся к условиям космоса.

Для получения невесомости самолет действительно проходит этап снижения, но это завершающая часть маневра.



При выполнении фигуры “горка” человек оказывается в невесомости, когда центробежная сила, вызванная маневром и подъемом самолета, компенсирует силу притяжения Земли. Т.е. людей в самолете запускают по баллистической траектории, как катапультой. Подобный момент можно пережить как раз во время выполнения “солнышка” на качелях, в верхней точке траектории.



Такой же эффект на секунду переживает ребенок, которого папа подбрасывает в воздух. Возможно это является причиной почему дети хотят стать космонавтами?



В свое оправдание могу сказать, что в Википедии изложено такое же неполное описание процесса.

В состоянии свободного падения человек тоже может ощутить себя в невесомости, но лучше падать в лифте, чтобы ощущениям не мешал встречный поток воздуха. Собственно в состоянии “падения в лифте” и находятся космонавты на станции или в корабле.

Еще я указал, что на высоте МКС сила притяжения на 5% меньше чем на Земле. Тут тоже неточность, в действительности на экипаж МКС действует около 89% той силы притяжения, что действует на нас.

Для того чтобы добраться до полного нуля силы тяжести надо удалиться намного дальше от Земли. Формально, гравитационное поле планеты нигде не заканчивается, хотя по факту, на некотором удалении, ослабленное поле планеты уже компенсируется гравитационными полями других тел.

Например, ближайшее место, где должна быть “настоящая” невесомость - это точка Лагранжа L1 между Землей и Луной. Там сила притяжения Земли равна силе притяжения Луны. Хотя солнечная гравитация там никуда не денется, поэтому невесомость будет такой же природы, как и для космонавтов на орбите Земли.

Опять-таки между Землей и Солнцем есть такая же точка, где силы притяжения Земли и Солнца взаимоподавляются. Подобные точки Лагранжа есть в системах различных космических тел, и некоторые из них активно используются космонавтикой.

Например точка Лагранжа L1 системы Солнце-Земля используется солнечными обсерваториями. Это позволяет им держать Солнце под неусыпным наблюдением.



А космический аппарат NASA DSCOVR может оттуда же наблюдать Землю с необычного ракурса - он всегда смотрит на планету в полдень.



В точку L1 системы Земля-Луна NASA вынашивает планы доставки небольшого астероида, чтобы потом слетать к нему астронавтам.

Еще стоит отметить, что “точки Лагранжа” являются точками только в математическом смысле. Фактически же, космические аппараты, “подвешенные” в этих точках, движутся по замысловатой траектории называемой “Гало орбитой”, которая намного больше околоземной орбиты, поэтому не стоит опасаться столкновения, если в одной "точке" собрано несколько аппаратов.


zelenyikot


promo zelenyikot december 8, 07:51 25
Buy for 800 tokens
Я не только пишу о космосе, но могу и рассказать о любимых темах для широкой или узкой аудитории. За последние два года я уже провел несколько десятков лекций во многих городах России. Часто приглашают на фестивали науки, профориентационные мероприятия для студентов, на конференции и выставки.…

Виталий, я не хочу падать в лифте. :-)

В серии старых "Секретных материалов" об искусственном интеллекте, тот полюбил людей "делать космонавтами" в лифте. :-)

спасибо, побольше б таких постов, теоретических

https://youtu.be/9tkGtVI8-4s
Марк и Елена Серовы в гостях у Урганта.



Edited at 2016-04-14 05:18 am (UTC)

Да все в порядке. 90% из тех 64, что знают о вращении Земли вокруг Солнца, а не наоборот, уверены, что манёвры КК на орбите осуществляются при помощи педалей газа, тормоза и космического руля квадратной формы. Насчет сцепления - не уверены, но "наверное что-то такое есть". Спасибо идиотам-сценаристам всякого рода "космических опер".


Edited at 2016-04-14 05:21 am (UTC)

Вы намекаете, что только 10% знают про тот неоспоримый факт, что Солнце обращается вокруг Земли?

Про невесомость в авиа-лабе и на МКС было откровением. Спасибо! :)
А про работу Бриза я из первого поста врубился :) (про качели тогда прочитал "по диагонали")

"набирать скорость тем выгоднее чем быстрее мы движемся. Другими словами разгон с 0 км/ч до 5 км/ч требует больше энергии чем разгон со 100 км/ч до 105 км/ч."

Что? :)

Эффект Оберта — в космонавтике — эффект, проявляющийся в том, что ракетный двигатель, движущийся с высокой скоростью, создает больше полезной энергии, чем такой же двигатель, движущийся медленно. Эффект Оберта вызывается тем, что при движении с высокой скоростью топливо имеет больше энергии, доступной для использования (кинетическая энергия может превысить потенциальную химическую энергию)

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%9E%D0%B1%D0%B5%D1%80%D1%82%D0%B0

круто!) а что там с там с "обломками", которые летят рядом с экзомарсом? не подтвердилась информация?

Разгонный блок взорвался.
Но уже после отделения аппарата.

Ваше утверждение "Другими словами разгон с 0 км/ч до 5 км/ч требует больше энергии чем разгон со 100 км/ч до 105 км/ч." совершенно неверно.
Кинетическая энергия находится по формуле U=m*(v^2)/2 [Дж = кг*м^2/с^2].
Таким образом для разгона тела массой 1 килограмм с 0 до 5 км/ч требуется U = 1*((5/3,6)^2)/2 - 0 = 0,96 Дж; а для разгона этого-же тела со 100 до 105 км/ч требуется U = 1*((105/3,6)^2)/2 - 1*((100/3,6)^2)/2 = 39,54 Дж (в 41 раз больше!).

В этом собственно и заключается смысл данного эффекта, что на одинаковый прирост скорости по формуле Циолковского тратится одно и то-же количество топлива, однако прирост кинетической энергии тела при этом тем больше, чем больше была скорость.

Траектория в точке Лагранджа очень похожа на траекторию аттрактора Лоренца.


http://www.chaos-math.org/ru/chaos-vii


Максимум что "похоже". Принципиально разные вещи.

В окрестности точки Лагранжа задача линейна. Траектория - по сути, аналог фигур Лиссажу.

А аттракторы Лоренца получаются только при нелинейном взаимодействии.

В точках Лагранжа ещё центробежная сила действует, которая уравновешивает гравитационные силы, действующие на малое тело.

Зеленыйкот ошибся? Блин.
Молодец, что имеешь силы сказать об этом.

Так наше Солнце на самом деле зеленое?

Не это лишь один из спектральных диапазонов в котором рассматривает телескоп.

Виталий, астероид НАСА планирует доставить на DRO а не на гало-орбиту точки Лагранжа Л1 системы Земля-Луна :)

Играйте в Kerbal Space Program, и будете знать всю необходимую механику космических полетов "от" и "до". Хотя бы на пальцах, если не в терминах.

Не совсем. KSP очень хорошо знакомит с азами, но несколько упрощает. По сути, там любой объект движется в центральном поле гравитации одного тела, т.е. точек Лагранжа там нет вообще. Вот в Orbiter все честно, но и намного сложнее.
Если что, я устриц ел, в смысле, регулярно играю и в то, и в другое.

Когда уже на улицах российских городов , появятся светлые и просторные сортиры . Могут ли появится лавочки на улицах и у организаций россии ? Верится , что когда мировое сообщество высадится на Марсе , в россии не надо будет испражняться по углам

Даже когда мировое сообщество (с нашим участием, скорее всего, высадиться на Марсе, общественных туалетов везде где нужно, у нас не будет все равно. Как нет их в США. например, или в Испании..

?

Log in

No account? Create an account