Пост Капибарина gulyash_bez_piva
Почему нельзя пулять людей в космос с Плесецка?
Почему бы самим и не попробовать? Пульнуть надо с богоугодной целью - на стыковку к какой-нибудь обитаемой орбитальной станции. К МИРу уже не пристыкуешься, на Тяньгун не пустят, как не стучись в стыковочный шлюз. Допустим это будет стыковка с МКС.
Стыковка со станцией дело вроде не сильно сложное. МКС носится на низкой орбите с бешеной скоростью (оборот вокруг земли за 90 минут) и под углом орбиты 51 градуса относительно плоскости экватора. Т.н. "наклонение орбиты".
Нам нужно выйти на орбиту чуть ниже МКС, покружить с ней вокруг Землешарика, подкорректировать свою траекторию до микрон с помощью точнейших приборов, двигателей, сделанных с точностью до нанометров и не менее точных матов с ЦУП и центров телеметрии, потом поддать газку, сблизиться и пристыковаться. Вроде просто да?
Погнали. Стартуем мы, значит, с Плесецка. Вспомнили курс физики за 8 класс. Земля вращается на восток, поэтому стартуя на восток, получим на нашей широте бонус в скорости где-то 200 метров в секунду, просто за счёт вращения планеты. Стартовали бы с экватора, получили бы пендель в 464 м/с и сэкономили бы топлива или взяли бы побольше груза. Но мы стартанули с Плесецка, гептил у нас халявный (от минобороны ващет), поэтому про экономический эффект подумаем в конце поста, просто заправимся побольше.
Мы не дураки взлетать строго вверх, поэтому стартуем на восток по параболе, чтобы кратчайшим путём набрать первую космическую (7800 м/с), повращаться вокруг Земли перед стыковкой и чтобы фоточки были не хуже, чем у какого-то заносчивого миллиардера на госзаказах.
Старт! Дым, шум. Перегрузки и адреналин. Стоп. Стартовав на восток, мы вдруг оказываемся на орбите с наклонением в 62° 57´ (северная широта Плесецка)
Понятно, что с МКС под таким углом и на такой скорости мы состыкуемся "в лепёшку", а точнее в космический мусор.
Что мы сделали не так? Мы ж на восток летели. Давайте попробуем ещё разок и сразу возьмём курс на орбиту 51 градус и заранее заправимся гептилом на полную. Взлетаем, жмём на газ, тужимся, портим экологию, плавим сопла, расходуем всё топливо, катапультируемся в тайгу и ждём спасательную группу. Чувствуем спиной взгляды голодных медведей и пытаемся вспомнить не только физику но и геометрию 8-го класса.
Знаете, я вас не виню, если не получится. Движение тел на орбите плохо укладывается в воображении, хотя довольна простое и интересное. Да и этот сайт не место для формул, тут нужны шутки про попы. И вам повезло, с вами Гуляш, давайте вспомним, как накануне старта в военном городке бахнули пивка на детской площадке с каким-то мутным подполом за знакомство. То что под детской площадкой были десятки метров бетона и штаб мы даже не заметили, а вот мальчугана-балбеса, который катался на карусельке мы приметили.
Мальчик раскручивался на карусели, отпускал ручки, легонько отталкивался попой от перил и летел своей дурной головушкой прямиком в песочницу. По параболе. И так много раз в одно и то же место. А если хотел в другое, то прикладывал много сил. Отталкивался ножками вверх, в сторону от карусельки. Пытался ещё тянуться к центру карусели, вертящейся на подшипниках, за которыми охотились 20 лет назад все разведки мира. А подпол в это время рассказывал, как дядя Миша из соседнего военгородка на таких подшипниках ещё и качельки сварил. Карусель, вы верно догадались - это метафора про пуск с Плесецка (качельки — про орбиту выведения). Ведь ракеты-носители пуляются с космодрома именно так - легонько оттолкнувшись попой от земли в сторону востока, расслабившись и позволив законам физики и мощнейшим двигателям с лёгкостью выйти на орбиту. И нашу ракету, и мальчика тянет к себе центр земли, своей бессердечной гравитацией, поэтому его траектория всегда заканчивалась башкой в песочнице, а нас изо всех сил тянуло к орбите с наклонением в географическую широту пуска.
То что мы пытались сходу выйти на орбиту МКС — это бред, вот кто видел орбиту, не проходящую через центр Земли? Это как если бы мальчик хотел крутиться на карусельке в метре над землей, или перелететь в соседний двор (все так хотели в детстве, нет?).
То есть полёт по такой траектории (именно траектории, а не орбите) с постоянным расходом топлива теоретически возможен, но как орбита с этой широты — нет. Потому что она не проходит через центр планеты. Не может каруселька левитировать и крутиться в воздухе в метре от земли.
Одноимпульсным пуском с земли нельзя спутнику задать орбиту с углом меньшим, чем географическая широта космодрома. Точка. Поменять наклонение уже находясь на орбите уже возможно, но тоже крайне энергозатратно. Спейс шатл на орбите, при полной заправке, тужившись как мы, смог бы поменять наклонение орбиты только на 2 градуса. Ведь помимо своей первой космической скорости, нужно отклониться до первой космической «вбок».
Вы наверняка спросите: «мол, Гуляш, чёт ты гонишь, а как тогда спутники толпами выходят на геостационарную орбиту по экватору, ведь там наклонение орбиты самое минимальное 0 градусов? ведь на карте в прошлом посте не было ни одного космодрома ровно на экваторе?»
А вот так:
Потихонечку включая разгонный блок на самых кривых или медленных участках орбиты, иногда за раз, иногда неделями, так получаются всякие выводные и переходные орбиты и по физике такие орбитальные манёвры не сильно отличается от качелек. И на высоких орбитах вполне вменяемо топливозатратны.
Так что человека с Плесецка на МКС не пульнуть. Потому, что МКС низко, маневрировать нет ни времени, ни сил. Ни настроения. Ну с очень мощной ракетой напрямую теоретически можно, если по массе это будет не человек, а хомячок в банке.
Но я слукавил, просто пульнуть-то можно, но смысл есть только на орбитальную станцию, да и по опыту МКС, в роскосмосе считают, что лучше вообще пулять людей в холодный космос только для техобслуживания. Поэтому российская служебная орбитальная станция планируется максимально автоматизированной и с наклонением орбиты аж 97°.
А вот выйти на орбиту с наклонением больше широты пуска — физически вполне возможно. И не сильно топливозатратно, если это на старте. В отличии от случая, когда мальчик из военгородка мечтал крутиться на карусельке в метре от земли, а мы в это время отбивались от медведей в тувинской тайге, любой другой прямой пуск с Плесецка тупо «не на восток» даст орбиту с наклонением больше 63°. Без разницы куда мы стартуем на северо-восток, на юго-восток, в любом другом направлении, набрав первую космическую, попадём именно на орбиту с плоскостю, проходящую через центр планеты. И можно не жечь гептил понапрасну, расслабиться, бесконечно падать на землю и промахиваться без затрат энергии. Т.е. быть полноценным спутником.
Понимаю, это всё немного не укладывается в воображении, но это только в кино на орбите свежо и просторно, а в реальности там почти что рельсы. И мусор космический.
Все космодромы, кроме военных, стараются быть поближе к тёплому экватору именно из-за доступного при прямом пуске минимального наклонения орбиты, а не как многие считают, только от экономического бонуса при старте.
Плесецк самый северный космодром именно из-за военных задач, боевых, понятно, — через северный полюс и испытательных — на полигон «Кура» (не путать с Куру). Кура на Камчатке (где-то там вроде Нефтеструйск) и это самый охраняемый полигон, подведомствен Плесецку даже на другом конце страны, эдакая российская зона-51, только секретнее. Поэтому про неё вы возможно даже и не слышали. И траектория по крайнему северу от Плесецка до Кура как раз с расчётом, чтобы случайно не бахнуть по своему городу. Без шуток. Это оружие всё-таки, и в высшей степени не смешно при испытаниях уничтожить собственный город или дать повод для апокалипсиса.
«Коммерческие» космодромы близко к экватору скорее всё-же из-за экономического бонуса в импульсе, но он может быть легко перечёркнут другими факторами. Земными.
Спускаемся с небес на Землю.
Законы физики это хорошо, но мы тут, внизу. Со своими законами. И тут ****** ******.
Космодром Пальмахим (Израиль) из-за отношений с государствами к востоку (да и просто на всякий случай) не может производить пуски с бонусами от близости к экватору, и приходится запускать ракеты с востока на запад, против вращения Земли, без бонусов, да ещё и с дополнительными энерго-топливозатратами, так, чтобы ступени ракет падали в средиземное море (хотя для военных задач цена не главное, но это сильно ограничивает выводимую массу и высоту). Байконур с широтой в 45° имеет минимальное наклонение орбит при старте в 51 градус, т. к. при наклонении в 45° ступени упадут на голову жителям другого государства.
Если вы возьмёте глобус, линейку (с длинной в трассу падения ступеней ракеты-носителя) и попробуете найти на территории своей страны хорошее место для космодрома, да чтобы пониже географической широтой, то так или иначе придётся считаться с другими странами за экологию и политику. И оказывается, хороших мест под космодром в мире-то всего ничего, ну разве что на всём восточном побережье сев. и юж. Америк. И то, ступени будут падать в судоходный и промысловый Атлантический океан.
Поняли к чему я клоню? К тому, что с «Восточного» можно пулять куда угодно, когда угодно, а на высокую орбиту с любым наклонением, не затрагивая ступенями ракет жилые районы (если пуск безаварийный ессесно), не беспокоя другие государства, промысловые и хозяйственные территории, а в случае будущих суперпупертяжёлых ракет — вообще топить ступени в главной помойке человечества — Тихом океане. И к моему удивлению, практически ни одна журналистская падла, не произнесла слова «наклонение орбиты», освещая недавнее знаковое событие.
Чё-почём?
Экономика тоже может быть важнее законов физики. Например, попытки пускаться напрямую с экватора плавучими площадки типа Sea Launch или в южно-китайском море похвальны, но оказались слишком затратными и ненадёжными по логистике.
Чтобы вы понимали, компоненты ракеты, которую собирают перед стартом, тоже огромны и притащить их на космодром та ещё задачка.
Можно тащить баржами. Дёшево, но сильно зависит от погоды и долго. Самолётом, специально «попиленным» для таких задач быстрее, но очень дорого.
Компоненты «Ангары» доставляются на Восточный самым пунктуальным транспортом — железнодорожным, но доставляются аж от Самары, собираются в Омске и потом дособираются в ракету на Восточном. И по габаритам есть ограничение тоннелями. Рассуждать впустую не будем, лучше через десятилетие проанализируем реальную стоимость пусков «Ангары» по прошлым бухгалтерским отчётам.
Про ракету-носитель «Ангара»
Про ракету ничего хорошего и плохого говорить не буду.
Если что, у И.Маска ракета толще и длиннее, но ведь главное не размер, а умение. И безотказность.
Первоначально «Восточный» затачивался под проект ракеты «Русь-М», который и выиграл конкурс. По проекту «Русь-М» - высокотехнологичная, супербезопасная и где-то даже прорывная ракета, но это только проект, до реальной ракеты или до серии дело могло и не дойти, а рабочий космодром нужен был «ко вчера». А «Ангара» - вот она, на ракетных двигателях РД-191 (на базе советского РД-170) и не на гадском «гептиле», а на экологичном «нафтиле» (эх, любили раньше вычурные названия, нафтил - это высокочистый керосин с крутыми присадками). Окислитель — жидкий кислород, он при температуре минус 200 °С парой сотен кубометров спешно закачивается в «Ангару» перед стартом. Цикл производства РД-191 примерно за один год, поэтому все новшества будут именно в производстве и логистике, для массовости и удешевления. Те самые 3д печать и обещанная дополненная реальность при сборке (интерактивные сборки - это уже вполне устоявшиеся технологии на многих авиационных и военных заводах, а про 3д в машиностроении обещаю пост).
В РД-191 есть чему делаться так долго: эта штука с нанометровой точностью работает при диких перегрузках и с огромным запасом надёжности. Хоть десять раз ступень возвращай и запускай заново. Но по традициям российской космонавтики жидкий кислород-окислитель и другие факторы пуска и конструкции двигателя считаются снижающими надёжность, поэтому если дело дойдёт до многоразовых возвращаемых ступеней, то по моему личному мнению, вероятно, они будут на другом двигателе и топливе.
Ну и очевидно, расчёт на то, что «Ангара» планируется «рабочей лошадкой», как сейчас «Союзы» и «Протоны». «Ангару» можно унифицированно собирать как конструктор «лего» от лёгкого до тяжёлого класса (та самая «Ангара А-5»). Предполагалось и до сверхтяжёлого, но третий «стол» Восточного ещё на стадии котлована, поэтому говорить какая ракета-носитель там будет сверхтяжелого класса пока не будем.
Чё там у других?
Экономика космоса штука мутная. Разработка и запуски военных спутников для других государств — вообще секретный рынок, поэтому рассуждать впустую не будем. Подробно про тенденции в мировой космонавтике поговорим когда (если) на сайте будет разрешена политика. Но если кратко, в КНР работает и достраивается свой «Восточный» - «Wenchang», начали строить «Небесный дворец» на орбите, меняют космонавтов на станции толпами. И уже запускают на луну связь и навигацию, чтобы смартфоны работали у предполагаемых добытчиков гелия-3 из лунного грунта.
Модные и разрекламированные возвращаемые ступени у США нужны не сколько для экономики пусков, сколько для увеличения их числа и сокращения времени производства ракет, поэтому пусков много, большинство - «старлинки», ожидается побитие советских рекордов по числу успешных пусков.
А в РФ технический прогресс давно поставил ребром вопрос перед космонавтикой за гражданскую группировку спутников, так что ожидаем в будущем на госуслугах спутниковое межевание, дешёвую метеорологию, спутниковые штрафы за неправильную парковку, и конечно же фоточки со спутника креативных надписей «хуй» и пуски тяжёлых военных орбитальных аппаратов.
Обсуждение: https://www.kapi.bar/post/pro-angara-a5-dlya-teh-kto-ne-razbiraetsya-bli3bv