Questão:
Existe alguma vantagem em lançar espaçonaves de uma latitude alta, ou por que o Plesetsk foi construído tão ao norte?
gerrit
2013-07-19 15:32:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Para o lançamento de satélites ou outras espaçonaves, há uma vantagem significativa em estar perto do equador: o momento angular ajuda a ganhar velocidade inicial e pode-se lançar em qualquer inclinação. A maioria dos espaçoportos para lançamentos orbitais estão, de fato, em latitudes mais baixas, com pelo menos uma grande exceção: Plesetsk Cosmodrome está a 63 ° N e é, de acordo com a Wikipedia, o espaçoporto mais ativo em Terra para lançamentos em órbita ou espaço interplanetário.

Desde a queda da União Soviética, é o único espaçoporto doméstico russo, e as terras vazias ao redor são benéficas para a segurança de permitir a queda de diferentes estágios de foguetes para a terra. Mas a Rússia tem muitos terrenos vazios em latitudes mais baixas (embora até mesmo o Cazaquistão Baikonur esteja a 46 ° N), então, para começar, por que Plesetsk foi construído em seu lugar atual? Há alguma vantagem em lançar de uma latitude tão alta?

Quatro respostas:
#1
+24
PearsonArtPhoto
2013-07-19 15:44:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Existem algumas vantagens em lançar uma espaçonave de uma latitude alta, dependendo do que você deseja exatamente. A principal vantagem de tal sistema é para órbitas muito inclinadas. A maioria dos satélites terrestres baixos se beneficia de uma alta inclinação e, de fato, muitos são colocados no que é conhecido como "Órbita Síncrona do Sol" com uma ligeira inclinação retrógrada. Se você estiver se lançando para uma inclinação retrógrada, você realmente terá que tirar toda a rotação do local de onde você lançou, tornando mais difícil alcançar a órbita perto do equador. No entanto, seria mais difícil lançar um satélite equatorial, por exemplo.

A velocidade de rotação no equador é de aproximadamente 40.000 km / 24 horas, ou 1.670 km / hora. A velocidade orbital mínima da Terra é de cerca de 29.000 km / hora. Assim, embora você obtenha uma vantagem na velocidade de rotação da rotação da Terra, ela não é significativa o suficiente onde outros fatores não desempenham um papel importante; na verdade, há muito mais fatores a serem enfrentados.

E como @ernestopheles forneceu em sua resposta, há muitas razões não técnicas para ter isso como um local, ou seja, que era uma instalação de lançamento de ICBMs nucleares, e como muitos deles estão desativados, eles estão prontamente disponíveis , mas transportá-los para outro lugar não faz muito sentido. Além disso, as instalações também estão disponíveis.

Certo, eu não sabia que, para órbitas retrógradas, é mais fácil de conseguir em altas latitudes.
Para órbitas retrógradas significativamente inclinadas, sim. Lançar diretamente para a órbita equatorial retrógrada a partir do equador é mais barato do que lançar de, digamos, 45 graus de latitude e girar sua órbita os 45 graus restantes.
#2
+19
s-m-e
2013-07-19 15:42:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Construir apenas outro lado de lançamento (doméstico) não é exatamente fácil ou barato. Há muita logística para cuidar.

Para sua pergunta, você precisa entender a história do voo espacial russo e do Plesetsk. Foi construído para lançar ICBMs sobre o pólo norte na América do Norte. Lembre-se de que os foguetes Soyuz foram derivados do foguete R-7, que foi inicialmente desenvolvido para transportar ogivas nucleares. Ambos, Soyuz e R-7 modernos compartilham o mesmo tipo de plataformas de lançamento, montagem, etc. Além disso, manter o Plesetsk aberto para, por exemplo, lançamentos polares (alta inclinação) ainda fazem sentido de um ponto de vista puramente técnico.

#3
+7
CallMeTom
2020-01-14 16:00:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Órbitas Molniya

Conforme escrito por Aurovrata

Plesetsk está idealmente situado para lançar satélites nas órbitas Molniya e, como resultado, viu muitos mais lançamentos do que Baikonour.

A ou melhor A órbita molniya tem uma inclinação de 63,4 °. Os lauchpades estão localizados a cerca de 62,9 ° N.

Então, lançando quase em linha reta a leste (que dá a você a entrada máxima da rotação da Terra), você não precisa mudar muito sua inclinação para acabar em uma órbita molniya.

Mudar sua inclinação é uma das manobras de combustível caro que você pode fazer , então você tenta começar na órbita inclinada certa (fácil se você mirar em uma inclinação maior do que sua latitude, não é possível de outra forma). Sabendo que eles iniciarão um monte de Molniyas, os soviéticos pensaram que seria mais eficaz construir um cosmódromo em uma latitude ligeiramente abaixo de 63,4 ° do que perdendo muito deltaV a cada partida.

muito boa resposta!
#4
+4
Aurovrata
2016-11-16 15:28:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

O local de lançamento ideal

As respostas anteriores indicam que há muitos fatores que influenciam na escolha de um local de lançamento adequado. No entanto, assumindo um requisito estratégico para o acesso espacial de longo prazo, os fatores predominantes são uma boa distância livre de áreas povoadas a leste do local de lançamento e o mais próximo possível do equador.

Por que lançar para o leste

A rotação da Terra pode ajudar o lançamento de um foguete, aumentando sua capacidade de carga útil. A superfície da Terra tem uma velocidade tangencial (paralela à superfície da Terra) que está em direção ao leste. Este é o principal motivo pelo qual empresas como a Sea Launch desenvolveram uma plataforma marítima que puxam para o equador para obter o aumento de velocidade máxima.

Eu encontrei uma demonstração matemática como um responda a uma pergunta semelhante neste tópico usando a Equação do Foguete de Tsiolkovsky:

$ v_f = v_eln (\ frac {m_i} {m_f}) $

qual permite calcular a massa inicial de seu foguete $ m_i $ como uma função de sua massa final $ m_f $ (foguete vazio + carga útil), a velocidade orbital final $ v_f $ e a velocidade de escape do foguete $ v_e $.

Tendo em mente que essa equação não leva em consideração a força gravitacional que atua no foguete, ainda podemos entender como a velocidade de rotação da Terra desempenha um papel na economia de lançamentos de foguetes. $ v_e $ e a massa final $ m_f $ são constantes para uma dada combinação foguete + carga útil. A velocidade orbital final $ v_f $ realmente muda dependendo da posição da plataforma de lançamento em relação ao equador.

A velocidade tangencial da Terra no equador é sua circunferência ($ 2 \ pi r $, $ r $ = 6.000 quilômetros ímpares) dividido pelo tempo que leva para dar a volta, um pouco menos de 24 horas, resultando em uma velocidade total de 465 m / s.

Portanto, inserir todos os números na equação permite calcular a massa inicial $ m_i $ de nosso foguete se lançado do equador ou de uma posição com uma velocidade tangencial mais baixa. Quanto mais perto do equador, menor é $ m_i $ para produzir o mesmo total $ v_f $.

Existem 2 maneiras alternativas de calcular isso, mantendo $ m_i $ constante, aumentando $ m_f $ permitindo uma maior carga útil para lançamentos equatoriais, ou para manter $ m_f $ e $ m_i $ constantes e calcular $ v_f $ maior, permitindo órbitas mais altas.

O thread original realmente calcula isso para o foguete Soyuz lançado em diferentes latitudes .

O lançamento equatorial faz diferença para a carga útil que um foguete pode carregar devido à natureza exponencial da equação. Se compararmos as órbitas LEO (independentemente de sua orientação seja equatorial ou polar ou intermediária), os ganhos são muito pequenos, da ordem de centenas de kg.

No entanto, se compararmos as órbitas GTO, onde o a maioria das cargas comerciais é enviada, então os ganhos podem aumentar até 25%. A principal razão para isso é o fato de que uma mudança de plano orbital precisa entrar em vigor, razão pela qual a Sea Launch desenvolveu sua plataforma de lançamento de plataforma marítima porque a economia valeu a pena. Estudo da NASA datado de 1959 fez um cálculo detalhado da redução de custo de lançamento de um foguete de Saturno do equador em comparação com o Cabo Canaveral e concluiu que os LEOs equatoriais são 80% menos caros em termos de propelente devido ao mudanças no plano orbital.

Uma derivação mais detalhada da equação do foguete com a força da gravidade agindo no foguete pode ser vista online no site do MIT. Observe também que os foguetes de teste reduzem a capacidade real de carga útil. Se dissermos que um foguete de 2 estágios tem 80% de combustível, 10% de foguete e 10% de carga útil, a carga útil do primeiro estágio é o 2º estágio, portanto, a carga útil real é 10% do 2º estágio, ou 10% de 10% do foguete inicial, ou seja, 1%.

Por que a Rússia lançou tantos satélites de Plesetsk

Plesetsk não é o local de lançamento ideal, no entanto, os russos precisavam desenvolver soluções orbitais alternativas para atender às suas necessidades. Acessar órbitas GSO para satélites de comunicação / clima / espionagem era muito caro e, portanto, eles desenvolveram uma solução alternativa que aproveitou as desvantagens da localização do site Plesetsk em uma oportunidade. locais de lançamento de latitude são mais adequados para acessar órbitas polares ou órbitas altamente elípticas (ou órbitas HEO).

As necessidades da Rússia de comunicação e satélites meteorológicos foram atendidas ao aperfeiçoar a órbita HEO conhecida como órbita Molniya (relâmpago em russo). As órbitas Molniya são órbitas de velocidade variável, mais lentas no apogeu (ponto mais distante da Terra) e mais rápidas no perigeu (abordagem mais próxima da Terra).

Os russos aperfeiçoaram esta órbita a ponto de o satélite orbitar duas vezes a Terra em um dia, com um apogeu centrado na Rússia e outro centrado nos EUA. Isso levou a satélites de dupla função, espionando os EUA 9 horas por dia, então zunindo pela parte inferior da Terra e servindo como satélites de comunicação / transmissão / meteorologia para a União Soviética por mais 9 horas do dia (veja isto ilustração).

A desvantagem dessa órbita é que ela requer vários satélites para fornecer uma cobertura contínua para toda a superfície da Rússia. Os satélites também são expostos aos cinturões de radiação de Van Allan 4 vezes ao dia, resultando em tempos de vida mais curtos. Os russos atualizaram os satélites regularmente, refinando as órbitas, bem como a tecnologia dos satélites.

Plesetsk está idealmente situado para lançar satélites nas órbitas Molniya e, como resultado, viu muitos mais lançamentos do que Baikonour.



Estas perguntas e respostas foram traduzidas automaticamente do idioma inglês.O conteúdo original está disponível em stackexchange, que agradecemos pela licença cc by-sa 3.0 sob a qual é distribuído.
Loading...