የምድር ማምለጫ እቅድ፡ ከምህዋር ውጪ አጭር መመሪያ

2024 ደራሲ ደራሲ: Seth Attwood | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-16 15:56

በቅርቡ በሀቤሬ ስለ አንድ የጠፈር ሊፍት ግንባታ የታቀደ ዜና ነበር። ለብዙዎች፣ ከሃሎ ወይም ከዳይሰን ሉል የመጣ ግዙፍ ቀለበት ያለ ድንቅ እና የማይታመን ነገር ይመስላል። ነገር ግን መጪው ጊዜ ከሚመስለው በላይ ቀርቧል፣ ወደ መንግሥተ ሰማያት መውጣት በጣም ይቻላል፣ እና ምናልባትም በሕይወታችን ውስጥ እናየዋለን።

አሁን ለምን ሄጄ የምድር-ጨረቃን ትኬት በሞስኮ-ፒተር ቲኬት ዋጋ መግዛት እንደማንችል፣ ሊፍት እንዴት እንደሚረዳን እና መሬት ላይ እንዳንወድቅ ምን እንደሚይዝ ለማሳየት እሞክራለሁ።

የሮኬት ልማት ገና ከጅምሩ ነዳጅ ለኢንጅነሮች ራስ ምታት ነበር። በጣም የተራቀቁ ሮኬቶች ውስጥ እንኳን ነዳጅ 98% የሚሆነውን የመርከቧን ብዛት ይይዛል።

በአይኤስኤስ ላይ ለጠፈር ተጓዦች 1 ኪሎ ግራም የሚመዝን የዝንጅብል ከረጢት መስጠት ከፈለግን ይህ በግምት 100 ኪሎ ግራም የሮኬት ነዳጅ ያስፈልገዋል። የማስጀመሪያው ተሽከርካሪ ሊጣል የሚችል እና ወደ ምድር የሚመለሰው በተቃጠለ ቆሻሻ መልክ ብቻ ነው። ውድ የሆኑ የዝንጅብል ዳቦዎች ተገኝተዋል. የመርከቡ ብዛት የተገደበ ነው, ይህም ማለት ለአንድ ጅምር የሚከፈለው ጭነት በጥብቅ የተገደበ ነው. እና እያንዳንዱ ማስጀመሪያ ዋጋ ያስከፍላል።

ከምድር ምህዋር በላይ የሆነ ቦታ ለመብረር ብንፈልግስ?

ከመላው ዓለም የተውጣጡ መሐንዲሶች ተቀምጠው ማሰብ ጀመሩ፡- የጠፈር መርከብ የበለጠ ለመውሰድ እና በላዩ ላይ ለመብረር ምን መሆን አለበት?

ሮኬቱ የሚበርው የት ነው?

መሐንዲሶቹ እያሰቡ ሳለ ልጆቻቸው ጨዋማ ፒተር እና ካርቶን የሆነ ቦታ አግኝተው የአሻንጉሊት ሮኬቶችን መሥራት ጀመሩ። እንደነዚህ ያሉት ሚሳይሎች በከፍተኛ ደረጃ ላይ በሚገኙ ሕንፃዎች ጣሪያ ላይ አልደረሱም, ነገር ግን ልጆቹ ደስተኞች ነበሩ. ከዚያም በጣም ብልህ የሆነው ሀሳብ ወደ አእምሯችን መጣ: - "ተጨማሪ የጨው ፒተርን ወደ ሮኬት እንገፋው, እና ከፍ ብሎ ይበራል."

ነገር ግን ሮኬቱ ከመጠን በላይ ስለከበደ ወደ ላይ አልበረረም። አየር ላይ እንኳን መነሳት አልቻለችም። ከተወሰነ ሙከራ በኋላ ልጆቹ ሮኬቱ የሚበርበትን ጥሩውን የጨው መጠን አግኝተዋል። ተጨማሪ ነዳጅ ካከሉ, የሮኬቱ ብዛት ወደ ታች ይጎትታል. ያነሰ ከሆነ - ነዳጅ ቀደም ብሎ ያበቃል.

ተጨማሪ ነዳጅ ለመጨመር ከፈለግን የመጎተት ኃይልም የበለጠ መሆን እንዳለበት መሐንዲሶቹ በፍጥነት ተገነዘቡ። የበረራ ክልልን ለመጨመር ጥቂት አማራጮች አሉ፡

• የነዳጅ ብክነት አነስተኛ እንዲሆን የሞተርን ውጤታማነት ይጨምሩ (Laval nozzle)
• የግፊቱ ኃይል ለተመሳሳይ የነዳጅ ብዛት የበለጠ እንዲሆን የነዳጁን ልዩ ግፊት ይጨምሩ

ምንም እንኳን መሐንዲሶች ያለማቋረጥ ወደፊት ቢራመዱም የመርከቧ ሙሉ በሙሉ ማለት ይቻላል በነዳጅ ይወሰዳል። ከነዳጅ በተጨማሪ ጠቃሚ ነገር ወደ ጠፈር መላክ ስለሚፈልጉ የሮኬቱ አጠቃላይ መንገድ በጥንቃቄ ይሰላል እና በጣም ዝቅተኛው ወደ ሮኬቱ ውስጥ ይገባል. በተመሳሳይ ጊዜ የሰማይ አካላት እና የሴንትሪፉጋል ኃይሎች የስበት ኃይልን በንቃት ይጠቀማሉ. ተልእኮውን ካጠናቀቁ በኋላ, የጠፈር ተመራማሪዎች "ወንዶች, አሁንም በማጠራቀሚያው ውስጥ ትንሽ ነዳጅ አለ, ወደ ቬኑስ እንብረር" ብለው አይናገሩም.

ግን ሮኬቱ በባዶ ታንክ ወደ ውቅያኖስ ውስጥ እንዳይወድቅ ፣ ግን ወደ ማርስ ለመብረር ምን ያህል ነዳጅ እንደሚያስፈልግ እንዴት መወሰን እንደሚቻል?

ሁለተኛ ቦታ ፍጥነት

ልጆቹም ሮኬቱ ከፍ ብሎ እንዲበር ለማድረግ ሞክረዋል። በአይሮዳይናሚክስ ላይ የመማሪያ መጽሃፍ እንኳን ያዙ ፣ ስለ ናቪየር-ስቶክስ እኩልታዎች ያንብቡ ፣ ግን ምንም ነገር አልገባቸውም እና በቀላሉ ስለታም አፍንጫ ከሮኬቱ ጋር አያይዘውታል።

የሚያውቁት አዛውንታቸው ሆታቢች አልፈው ሰዎቹ ምን እንዳዘኑ ጠየቁ።

- ኧረ አያት ፣ ማለቂያ የሌለው ነዳጅ እና ዝቅተኛ ክብደት ያለው ሮኬት ቢኖረን ኖሮ ምናልባት ወደ ሰማይ ጠቀስ ፎቆች አልፎ ተርፎም ወደ ተራራ ጫፍ ይበር ነበር።

- ምንም አይደለም, Kostya-ibn-Eduard, - Hottabych መለሰ, የመጨረሻውን ፀጉር በማውጣት, - ይህ ሮኬት ነዳጅ አያልቅም.

ደስተኛዎቹ ልጆች ሮኬት አውጥተው ወደ ምድር እስኪመለሱ ድረስ ጠበቁት። ሮኬቱ ሁለቱንም ወደ ሰማይ ጠቀስ ህንጻው እና ወደ ተራራው ጫፍ በረረ፣ ነገር ግን ከእይታ እስክትጠፋ ድረስ አላቆመም እና የበለጠ በረረ።ስለ ወደፊቱ ጊዜ ከተመለከትክ, ይህ ሮኬት ምድርን ትቶ ከስርአተ-ፀሀይ, ጋላክሲያችን በረረ እና በብርሃን ፍጥነት በመብረር የአጽናፈ ዓለሙን ግዙፍነት ለማሸነፍ ችሏል.

ልጆቹ ትንሿ ሮኬታቸው እስከ አሁን እንዴት መብረር እንደምትችል አሰቡ። ከሁሉም በላይ, በትምህርት ቤት ውስጥ, ወደ ምድር ላለመመለስ, ፍጥነቱ ከሁለተኛው የጠፈር ፍጥነት (11, 2 ኪሜ / ሰ) ያነሰ መሆን አለበት ብለዋል. የእነሱ ትንሽ ሮኬት ያን ፍጥነት ሊደርስ ይችላል?

ነገር ግን የምህንድስና ወላጆቻቸው ሮኬት ማለቂያ የሌለው የነዳጅ አቅርቦት ካለው፣ ግፊቱ ከስበት ሃይሎች እና ከግጭት ሃይሎች የሚበልጥ ከሆነ የትም ሊበር እንደሚችል አስረድተዋል። ሮኬቱ መነሳት የሚችል በመሆኑ የግፊት ሃይሉ በቂ ነው፣ እና ክፍት ቦታ ላይ ደግሞ ቀላል ነው።

ሁለተኛው የጠፈር ፍጥነት ሮኬት ሊኖረው የሚገባው ፍጥነት አይደለም። ይህ ኳሱ ወደ እሱ እንዳይመለስ ከመሬት ወለል ላይ መጣል ያለበት ፍጥነት ነው። ሮኬት ከኳስ በተለየ መልኩ ሞተሮች አሉት። ለእሷ, አስፈላጊው ፍጥነት አይደለም, ነገር ግን አጠቃላይ ተነሳሽነት.

ለሮኬት በጣም አስቸጋሪው ነገር የመንገዱን የመጀመሪያ ክፍል ማሸነፍ ነው. በመጀመሪያ, የገጽታ ስበት የበለጠ ጠንካራ ነው. በሁለተኛ ደረጃ, ምድር በእንደዚህ አይነት ፍጥነት ለመብረር በጣም ሞቃት የሆነ ጥቅጥቅ ያለ ከባቢ አየር አላት. እና የጄት ሮኬቶች ሞተሮች በውስጡ ከቫክዩም ይልቅ በከፋ ሁኔታ ይሰራሉ። ስለዚህ, አሁን በባለ ብዙ ደረጃ ሮኬቶች ላይ ይበራሉ-የመጀመሪያው ደረጃ ነዳጁን በፍጥነት ይበላል እና ተለያይቷል, እና ቀላል ክብደት ያለው መርከብ በሌሎች ሞተሮች ላይ ትበራለች.

ኮንስታንቲን ፂዮልኮቭስኪ ስለዚህ ችግር ለረጅም ጊዜ አስቦ የጠፈር ሊፍትን ፈጠረ (በ 1895)። ከዚያም በእርግጥ ሳቁበት። ነገር ግን፣ በሮኬቱ፣ እና በሳተላይቱ፣ እና በመዞሪያዎቹ ምክኒያት ሳቁበት እና በአጠቃላይ ከዚህ አለም ውጪ አድርገው ይቆጥሩት ነበር፡- “እኛ እዚህ መኪኖችን እስካሁን ሙሉ በሙሉ አልፈጠርንም፣ ነገር ግን እሱ ወደ ጠፈር እየገባ ነው።

ከዚያም ሳይንቲስቶች አስበውበት እና ወደ ውስጥ ገቡ, ሮኬት በረረ, ሳተላይት አመጠቀ, የምሕዋር ጣቢያዎችን ሠራ, በዚህ ውስጥ ሰዎች ይሞላሉ. ማንም ሰው በሲዮልኮቭስኪ አይስቅም፤ በተቃራኒው እሱ በጣም የተከበረ ነው። እና እጅግ በጣም ጠንካራ የሆኑ ግራፊን ናኖቱብስ ሲያገኙ፣ ስለ "ወደ ሰማይ መወጣጫ" በቁም ነገር አሰቡ።

ለምን ሳተላይቶቹ አይወድቁም?

ስለ ሴንትሪፉጋል ኃይል ሁሉም ሰው ያውቃል። ኳሱን በፍጥነት በገመድ ላይ ካጣመሙት, መሬት ላይ አይወድቅም. ኳሱን በፍጥነት ለማሽከርከር እንሞክር እና ቀስ በቀስ የማዞሪያውን ፍጥነት እንቀንስ። በአንድ ወቅት, መሽከርከር ያቆማል እና ይወድቃል. ይህ ሴንትሪፉጋል ኃይል የምድርን የስበት ኃይል የሚጻረርበት ዝቅተኛው ፍጥነት ይሆናል። ኳሱን በፍጥነት ካሽከረከሩት, ገመዱ የበለጠ ይለጠጣል (እና በተወሰነ ጊዜ ይሰበራል).

በተጨማሪም በምድር እና በሳተላይቶች መካከል "ገመድ" አለ - ስበት. ነገር ግን ከተለመደው ገመድ በተቃራኒ መጎተት አይቻልም. ሳተላይቱን ከአስፈላጊው በላይ በፍጥነት "ቢያሽከረከሩት" "ይወርዳል" (እና ወደ ሞላላ ምህዋር ውስጥ ገብቷል, አልፎ ተርፎም ይበርራል). ሳተላይቱ ወደ ምድር ገጽ በተጠጋ ቁጥር በፍጥነት "መዞር" ያስፈልገዋል. በአጭር ገመድ ላይ ያለው ኳስ ከረዥም ጊዜ ይልቅ በፍጥነት ይሽከረከራል.

የሳተላይት ምህዋር (መስመራዊ) ፍጥነት ከምድር ገጽ አንፃር ፍጥነት አለመሆኑን ማስታወስ ጠቃሚ ነው። የሳተላይት ምህዋር ፍጥነት 3.07 ኪሎ ሜትር በሰአት ነው ተብሎ ከተጻፈ ይህ ማለት እንደ እብድ መሬት ላይ ያንዣብባል ማለት አይደለም። በነገራችን ላይ በምድር ወገብ ላይ ያለው የነጥቦች ምህዋር ፍጥነት 465 ሜ / ሰ (ግትር ጋሊልዮ እንዳለው ምድር ትዞራለች)።

በእርግጥ በገመድ ላይ ላለ ኳስ እና ለሳተላይት ፣ መስመራዊ ፍጥነቶች የሚሰሉት ሳይሆን የማዕዘን ፍጥነቶች (ሰውነቱ በሰከንድ ስንት አብዮት ያደርጋል)።

የሳተላይቱ እና የምድር ገጽ የማዕዘን ፍጥነቶች የሚገጣጠሙበት ምህዋር ካገኙ ሳተላይቱ ላይ አንድ ነጥብ ላይ ይንጠለጠላል። እንዲህ ዓይነቱ ምህዋር የተገኘ ሲሆን የጂኦስቴሽነሪ ምህዋር (ጂኤስኦ) ይባላል. ሳተላይቶቹ ሳይንቀሳቀሱ በምድር ወገብ ላይ ተንጠልጥለውታል፣ እና ሰዎች ሳህኖቻቸውን አዙረው “ምልክቱን መያዝ” አያስፈልጋቸውም።

የባቄላ ግንድ

ነገር ግን ከእንደዚህ አይነት ሳተላይት ላይ አንድ ገመድ በአንድ ነጥብ ላይ ስለሚንጠለጠል ወደ መሬት ብታወርዱስ? በሌላኛው የሳተላይት ጫፍ ላይ ጭነት ያያይዙ, የሴንትሪፉጋል ሃይል ይጨምራል እና ሁለቱንም ሳተላይት እና ገመዱን ይይዛል. ደግሞም ኳሱ በደንብ ካሽከረከረው አይወድቅም.ከዚያ በዚህ ገመድ ላይ ሸክሞችን በቀጥታ ወደ ምህዋር ማንሳት እና እንደ ቅዠት ፣ ባለ ብዙ ስቴጅ ሮኬቶች ፣ በትንሽ የመሸከም አቅም በኪሎቶን ነዳጅ መብላትን ይረሳሉ።

በእቃው ከባቢ አየር ውስጥ ያለው የእንቅስቃሴ ፍጥነት ትንሽ ይሆናል, ይህም ማለት እንደ ሮኬት ሳይሆን አይሞቀውም. እና ለመውጣት ትንሽ ጉልበት ያስፈልጋል, ምክንያቱም ሞልክራም አለ.

ዋናው ችግር የገመድ ክብደት ነው. የምድር ጂኦስቴሽነሪ ምህዋር 35 ሺህ ኪሎ ሜትር ይርቃል። 1 ሚሊ ሜትር የሆነ ዲያሜትር ያለው የብረት መስመር ወደ ጂኦስቴሽነሪ ምህዋር ከዘረጋው ክብደቱ 212 ቶን ይሆናል (እና ማንሳቱን ከሴንትሪፉጋል ኃይል ጋር ለማመጣጠን የበለጠ መጎተት ያስፈልገዋል)። በተመሳሳይ ጊዜ, የራሱን ክብደት እና የጭነቱን ክብደት መቋቋም አለበት.

እንደ እድል ሆኖ, በዚህ ጉዳይ ላይ, አንድ ነገር ትንሽ ይረዳል, ለዚህም የፊዚክስ አስተማሪዎች ብዙውን ጊዜ ተማሪዎችን ይወቅሳሉ: ክብደት እና ክብደት ሁለት የተለያዩ ነገሮች ናቸው. ገመዱ ከምድር ገጽ ላይ በተዘረጋ ቁጥር ክብደቱ እየቀነሰ ይሄዳል። ምንም እንኳን የገመድ ጥንካሬ እና ክብደት ጥምርታ አሁንም በጣም ትልቅ መሆን አለበት.

በካርቦን ናኖቱብስ አማካኝነት መሐንዲሶች ተስፋ አላቸው። አሁን ይህ አዲስ ቴክኖሎጂ ነው, እና እነዚህን ቱቦዎች ወደ ረጅም ገመድ ገና ማጣመም አንችልም. እና ከፍተኛውን የንድፍ ጥንካሬያቸውን ማሳካት አይቻልም. ግን ቀጥሎ ምን እንደሚሆን ማን ያውቃል?