Domanda:
C'è qualche vantaggio nel lanciare veicoli spaziali da una latitudine elevata o perché Plesetsk è stato costruito così a nord?
gerrit
2013-07-19 15:32:50 UTC
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Per il lancio di satelliti o altri veicoli spaziali, c'è un vantaggio significativo nell'essere vicino all'equatore: il momento angolare aiuta a guadagnare velocità iniziale e si può lanciare con qualsiasi inclinazione. La maggior parte degli spazioporti per i lanci orbitali sono, infatti, a latitudini inferiori, con almeno una grande eccezione: il Cosmodromo di Plesetsk è a 63 ° N, ed è, secondo Wikipedia, lo spazioporto più attivo su Terra per lanci in orbita o spazio interplanetario.

Dalla caduta dell'Unione Sovietica, è l'unico spazioporto russo interno e la terra vuota intorno è benefica per la sicurezza di lasciare cadere diversi stadi di razzi alla terra. Ma la Russia ha un sacco di terre deserte alle latitudini più basse (sebbene anche il Kazako Baikonur si trovi a 46 ° N), quindi perché Plesetsk è stato costruito nel suo posto attuale per cominciare? Ci sono vantaggi nel lanciare da una latitudine così alta?

Quattro risposte:
#1
+24
PearsonArtPhoto
2013-07-19 15:44:58 UTC
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Ci sono alcuni vantaggi nel lanciare un veicolo spaziale da una latitudine elevata, a seconda di ciò che si vuole esattamente. Il vantaggio principale di un tale sistema è per orbite inclinate molto alte. La maggior parte dei satelliti terrestri bassi beneficia di un'elevata inclinazione, e in effetti, molti sono collocati in quella che è conosciuta come "orbita sincrona solare" con una leggera inclinazione retrograda. Se stai lanciando con un'inclinazione retrograda, devi effettivamente eliminare tutta la rotazione della posizione da cui lanci, rendendo più difficile raggiungere l'orbita da vicino all'equatore. Tuttavia, sarebbe più difficile lanciare un satellite equatoriale, ad esempio.

La velocità di rotazione all'equatore è di circa 40000 km / 24 ore o 1670 km / ora La velocità orbitale terrestre minima è di circa 29000 km / ora. Pertanto, anche se ottieni un vantaggio nella velocità di rotazione dalla rotazione terrestre, non è abbastanza significativo dove altri fattori non giocano un ruolo importante, in effetti, ci sono molti più fattori da affrontare.

E come ha fornito @ernestopheles nella sua risposta, ci sono molte ragioni non tecniche per averlo come posizione, vale a dire che era una struttura di lancio per missili balistici intercontinentali nucleari, e poiché molti di questi sono disattivati, sono prontamente disponibili , ma trasportarli altrove non ha molto senso. Inoltre, sono disponibili anche le strutture.

Giusto, non mi ero reso conto che per le orbite retrograde, è più facile da ottenere dalle alte latitudini.
Per orbite retrograde notevolmente inclinate, sì. Lanciarsi direttamente nell'orbita equatoriale retrograda dall'equatore è più economico che lanciarsi da, diciamo, 45 gradi di latitudine e ruotare la tua orbita dei restanti 45 gradi.
#2
+19
s-m-e
2013-07-19 15:42:19 UTC
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Costruire solo un altro lato di lancio (domestico) non è esattamente facile o economico. C'è molta logistica di cui occuparsi.

Per la tua domanda, devi capire la storia del volo spaziale russo e di Plesetsk. È stato costruito per il lancio di missili balistici intercontinentali oltre il Polo Nord in Nord America. Tieni presente che i razzi Soyuz derivavano dal razzo R-7, inizialmente sviluppato per trasportare testate nucleari. Entrambi, i moderni Soyuz e R-7 condividono lo stesso tipo di piattaforme di lancio, assemblaggio ecc. Inoltre, mantenendo Plesetsk aperto per es. lanci polari (alta inclinazione) ha ancora senso da un punto di vista puramente tecnico.

#3
+7
CallMeTom
2020-01-14 16:00:14 UTC
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Orbite di Molniya

Come scritto da Aurovrata

Plesetsk è in realtà una posizione ideale per lanciare satelliti nelle orbite di Molniya, e di conseguenza ha visto molti più lanci di Baikonour.

Un'orbita di molniya o meglio ha un'inclinazione di 63,4 °. I lanci si trovano a circa 62,9 ° N.

Quindi il lancio è quasi dritto est (che ti dà il massimo input dalla rotazione terrestre) non devi cambiare molto la tua inclinazione per finire in un'orbita molniya.

Cambiare la tua inclinazione è una delle manovre costose di carburante che puoi fare , quindi cerchi di iniziare nell'orbita inclinata giusta (facile se prendi di mira un'inclinazione più grande del tuo latituto, non è possibile nell'altro modo) .Sapendo che inizieranno un intero gruppo di Molniya, i sovietici pensavano che sarebbe stato più cosmodromo a una latitudine leggermente inferiore a 63,4 ° rispetto alla perdita di molto deltaV ad ogni inizio.

risposta molto bella!
#4
+4
Aurovrata
2016-11-16 15:28:45 UTC
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Il sito di lancio ideale

Le risposte precedenti sottolineano che ci sono molti fattori che contribuiscono alla scelta di un sito di lancio adatto. Tuttavia, assumendo un requisito strategico per l'accesso allo spazio a lungo termine, i fattori predominanti sono una buona rimozione delle aree popolate a est del sito di lancio e il più vicino possibile all'equatore.

Perché lanciare verso est

La rotazione terrestre può aiutare il lancio di un razzo aumentandone la capacità di carico. La superficie terrestre ha una velocità tangenziale (parallela alla superficie terrestre) che è verso est. Questo è il motivo principale per cui aziende come Sea Launch hanno sviluppato una piattaforma marittima che tirano verso l'equatore per ottenere il massimo aumento di velocità.

Ho trovato una dimostrazione matematica come rispondere a una domanda simile su questo thread utilizzando l'equazione del razzo di Tsiolkovsky:

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

che ti permette di calcolare la massa iniziale del tuo razzo $ m_i $ in funzione della tua massa finale $ m_f $ (razzo vuoto + carico utile), la velocità orbitale finale $ v_f $ e la velocità di scarico del razzo $ v_e $.

Tenendo presente che questa equazione non prende in considerazione la forza gravitazionale che agisce sul razzo, possiamo ancora capire come la velocità di rotazione della terra gioca un ruolo nell'economia dei lanci di razzi. $ v_e $ e la massa finale $ m_f $ sono costanti per una data combinazione razzo + carico utile. La velocità orbitale finale $ v_f $ cambia effettivamente a seconda della posizione della rampa di lancio rispetto all'equatore.

La velocità tangenziale della Terra all'equatore è la sua circonferenza ($ 2 \ pi r $, $ r $ = 6000 chilometri dispari) diviso il tempo necessario per il giro, poco meno di 24 ore, per una velocità totale di 465 m / s.

Quindi inserire tutti i numeri nell'equazione consente di calcolare la massa iniziale $ m_i $ del nostro razzo se lanciato dall'equatore o da una posizione con una velocità tangenziale inferiore. Più ci si avvicina all'equatore, minore è $ m_i $ per produrre lo stesso totale $ v_f $.

Ci sono 2 modi alternativi per calcolarlo, mantenendo $ m_i $ costante aumentando $ m_f $ consentendo un carico utile per lanci equatoriali, o per mantenere costanti $ m_f $ e $ m_i $ e calcolare un $ v_f $ più grande che consenta orbite più alte.

Il thread originale calcola effettivamente questi per il razzo Soyuz lanciato a diverse latitudini .

Il lancio equatoriale fa la differenza per il carico utile che un razzo può trasportare a causa della natura esponenziale dell'equazione. Se confrontiamo le orbite LEO (indipendentemente dal loro orientamento equatoriale, polare o intermedio), i guadagni sono piuttosto piccoli, dell'ordine di centinaia di kg.

Tuttavia, se confrontiamo le orbite GTO, dove il viene inviata la maggior parte dei payload commerciali, quindi i guadagni possono aumentare del fino al 25%. La ragione principale di ciò è il fatto che un cambiamento del piano orbitale deve avere effetto, motivo per cui Sea Launch ha sviluppato la propria piattaforma di lancio sulla piattaforma marina poiché ne valeva la pena.

Inoltre, un Uno studio della NASA risalente al 1959 ha effettuato un calcolo dettagliato della riduzione dei costi del lancio di un razzo Saturn dall'equatore rispetto a Cape Canaveral e ha concluso che i LEO equatoriali sono l'80% meno costosi dal punto di vista del propellente a causa del cambiamenti del piano orbitale.

Una derivazione più dettagliata dell'equazione del razzo con la forza di gravità che agisce sul razzo può essere visualizzata online sul sito web del MIT. Si noti inoltre che lo stazionamento dei razzi riduce la capacità di carico utile effettiva. Se diciamo che un razzo a 2 stadi è 80% di carburante, 10% di razzo e 10% di carico utile, il carico utile del primo stadio è il 2 ° stadio, quindi il carico utile effettivo è il 10% del 2 ° stadio o razzo iniziale, cioè 1%.

Perché la Russia ha lanciato così tanti satelliti da Plesetsk

Plesetsk non è il sito di lancio ideale, tuttavia, i russi dovevano sviluppare soluzioni orbitali alternative per soddisfare le loro esigenze. L'accesso alle orbite GSO per i satelliti di comunicazione / meteo / spia era troppo costoso, pertanto hanno sviluppato una soluzione alternativa che invece ha sfruttato gli svantaggi della posizione del sito di Plesetsk in un'opportunità.

Alta I siti di lancio della latitudine sono più adatti per accedere a orbite polari o orbite altamente ellittiche (o orbite HEO).

La necessità della Russia di comunicazioni e satelliti meteorologici è stata soddisfatta perfezionando l'orbita HEO nota come orbita Molniya (fulmine in russo). Le orbite di Molniya sono orbite a velocità variabile, più lente sull'apogeo (punto più lontano dalla Terra) e più veloci al perigeo (approccio più vicino alla Terra).

I russi hanno perfezionato questa orbita al punto che il satellite avrebbe orbitato due volte intorno alla terra in un giorno, con un apogeo centrato sul russo e un altro centrato sugli Stati Uniti. Ciò ha portato a satelliti a doppia funzione, che spiano gli Stati Uniti per 9 ore al giorno, quindi sfrecciano sul fondo della Terra e fungono da satelliti di comunicazione / trasmissione / meteo per l'Unione Sovietica per altre 9 ore del giorno (vedi questo illustrazione).

Lo svantaggio di questa orbita è che richiede diversi satelliti per fornire una copertura continua per l'intera superficie della Russia. I satelliti sono inoltre esposti alle fasce di radiazione Van Allan 4 volte al giorno, con una durata di vita più breve. I russi hanno aggiornato regolarmente i satelliti, perfezionando le orbite e la tecnologia satellitare.

Plesetsk è in realtà una posizione ideale per lanciare i satelliti nelle orbite di Molniya e, di conseguenza, ha visto molti più lanci di Baikonour.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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