Vraag:
Heeft het enig voordeel om ruimtevaartuigen vanaf een hoge breedtegraad te lanceren, of waarom is Plesetsk zo ver naar het noorden gebouwd?
gerrit
2013-07-19 15:32:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Voor het lanceren van satellieten of andere ruimtevaartuigen is het een aanzienlijk voordeel om dicht bij de evenaar te zijn: het impulsmoment helpt bij het verkrijgen van de beginsnelheid en men kan in elke helling lanceren. De meeste ruimtehavens voor orbitale lanceringen bevinden zich inderdaad op lagere breedtegraden, met ten minste één grote uitzondering: Plesetsk Cosmodrome bevindt zich op 63 ° N en is volgens Wikipedia de meest actieve ruimtehaven op De aarde voor lanceringen naar een baan of de interplanetaire ruimte.

Sinds de val van de Sovjet-Unie is het de enige binnenlandse Russische ruimtehaven, en leeg land in de omgeving is gunstig voor de veiligheid van het laten vallen van verschillende rakettrappen naar de aarde. Maar Rusland heeft veel leeg land op lagere breedtegraden (hoewel zelfs de Kazachse Baikonoer op 46 ° N ligt), dus waarom werd Plesetsk in het begin zelfs op zijn huidige plaats gebouwd? Zijn er voordelen aan lanceren vanaf zo'n hoge breedtegraad?

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

Er zijn een paar voordelen aan het lanceren van een ruimtevaartuig vanaf een hoge breedtegraad, afhankelijk van wat je precies wilt. Het belangrijkste voordeel van een dergelijk systeem is voor zeer hoge hellende banen. De meeste lage aardesatellieten profiteren van een hoge inclinatie, en in feite zijn veel satellieten geplaatst in een zogenaamde "Sun Synchronous Orbit" met een lichte retrograde helling. Als je naar een retrograde helling lanceert, moet je eigenlijk alle rotatie van de locatie vanwaar je lanceert, verwijderen, waardoor het moeilijker wordt om de baan te bereiken van dichtbij de evenaar. Het zou echter moeilijker zijn om bijvoorbeeld een equatoriale satelliet te lanceren.

De rotatiesnelheid op de evenaar is ongeveer 40.000 km / 24 uur, of 1670 km / uur. De minimale omloopsnelheid van de aarde is ongeveer 29.000 km / uur. Dus hoewel je een voordeel in rotatiesnelheid krijgt van de rotatie van de aarde, is het niet significant genoeg waar andere factoren geen belangrijke rol spelen, in feite zijn er nog veel meer factoren om mee te kampen.

En zoals @ernestopheles in zijn antwoord gaf, zijn er veel niet-technische redenen om dat als locatie te hebben, namelijk dat het een lanceerfaciliteit was voor nucleaire ICBM's, en aangezien veel daarvan worden ontmanteld, zijn ze direct beschikbaar , maar ze ergens anders naartoe vervoeren heeft niet veel zin. Daarnaast zijn de faciliteiten ook aanwezig.

Juist, ik realiseerde me niet dat het voor retrograde banen gemakkelijker te bereiken is vanaf hoge breedtegraden.
Voor aanzienlijk hellende retrograde banen, ja. Rechtstreeks lanceren in een retrograde equatoriale baan vanaf de evenaar is goedkoper dan lanceren vanaf bijvoorbeeld 45 graden noorderbreedte en je baan de resterende 45 graden draaien.
#2
+19
s-m-e
2013-07-19 15:42:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het bouwen van een andere (binnenlandse) lanceerzijde is niet bepaald gemakkelijk of goedkoop. Er komt veel logistiek bij kijken.

Voor uw vraag moet u de geschiedenis van de Russische ruimtevlucht en Plesetsk begrijpen. Het is gebouwd om ICBM's over de noordpool naar Noord-Amerika te lanceren. Houd in gedachten dat Sojoez-raketten zijn afgeleid van de R-7-raket, die oorspronkelijk was ontwikkeld om kernkoppen te vervoeren. Beide moderne Sojoez en R-7 delen hetzelfde type lanceerplatforms, assemblage enz. Bovendien moet Plesetsk open blijven voor b.v. polaire lanceringen (hoge inclinatie) is vanuit puur technisch oogpunt nog steeds zinvol.

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

Molniya-banen

Zoals geschreven door Aurovrata

Plesetsk is eigenlijk ideaal gelegen om satellieten in Molniya-banen te lanceren, en als resultaat zag veel meer lanceringen dan Baikonour.

Een of beter DE molniya-baan heeft een helling van 63,4 °. De lauchpades bevinden zich ongeveer 62,9 ° N.

Dus lanceren bijna recht oost (wat je de maximale input geeft van de aardrotatie) hoef je je neiging niet veel te veranderen om in een molniya-baan terecht te komen.

Het veranderen van je inclinatie is een van de kostbare brandstofmanoeuvres die je kunt doen , dus je probeert in de juiste hellende baan te beginnen (gemakkelijk als je een neiging richt die groter is dan je latente, niet mogelijk andersom). Wetende dat ze een hele reeks Molniya's zullen beginnen, dachten de Sovjets dat het effectiever zou zijn om een cosmodrome op een breedtegraad net iets onder 63,4 ° dan bij elke start veel deltaV verliezen.

erg leuk antwoord!
#4
+4
Aurovrata
2016-11-16 15:28:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

De ideale lanceerplaats

De eerdere antwoorden wijzen erop dat er veel factoren zijn die een rol spelen bij het kiezen van een geschikte lanceerplaats. Als we echter uitgaan van een strategische vereiste voor toegang tot de ruimte op lange termijn, zijn de belangrijkste factoren een goede klaring zonder bevolkte gebieden ten oosten van de lanceerplaats en zo dicht mogelijk bij de evenaar.

Waarom oostwaarts lanceren

De rotatie van de aarde kan een raketlancering helpen door het laadvermogen te vergroten. Het aardoppervlak heeft een tangentiële snelheid (parallel aan het aardoppervlak) die naar het oosten is gericht. Dit is de belangrijkste reden waarom bedrijven zoals Sea Launch een zeeplatform hebben ontwikkeld dat ze naar de evenaar trekken om de maximale snelheidsboost te krijgen.

Ik vond een wiskundige demonstratie als een antwoord op een vergelijkbare vraag in deze thread met behulp van Tsiolkovsky Rocket Equation:

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

die stelt je in staat om de initiële massa van je raket $ m_i $ te berekenen als een functie van je uiteindelijke massa $ m_f $ (lege raket + lading), de uiteindelijke orbitale snelheid $ v_f $ en de uitlaatsnelheid van de raket $ v_e $.

Als we in gedachten houden dat deze vergelijking geen rekening houdt met de zwaartekracht die op de raket inwerkt, kunnen we toch een idee krijgen van hoe de rotatiesnelheid van de aarde een rol speelt in de economie van raketlanceringen. $ v_e $ en de uiteindelijke massa $ m_f $ zijn constanten voor een gegeven combinatie van raket en laadvermogen. De uiteindelijke orbitale snelheid $ v_f $ verandert feitelijk afhankelijk van de positie van het lanceerplatform ten opzichte van de evenaar.

De tangentiële snelheid van de aarde op de evenaar is zijn omtrek ($ 2 \ pi r $, $ r $ = 6000 oneven kilometers) gedeeld door de tijd die nodig is om rond te rijden, iets minder dan 24 uur, wat een totale snelheid van 465 m / s oplevert.

Door alle getallen in de vergelijking in te pluggen, kan men dus de initiële massa $ m_i $ van onze raket berekenen als deze vanaf de evenaar wordt gelanceerd of vanaf een positie met een lagere tangentiële snelheid. Hoe dichter bij de evenaar, hoe lager $ m_i $ om hetzelfde totaal $ v_f $ te produceren.

Er zijn 2 alternatieve manieren om dit te berekenen, door $ m_i $ constant te houden, waarbij $ m_f $ toeneemt. payload voor equatoriale lanceringen, of om zowel $ m_f $ als $ m_i $ constant te houden en een grotere $ v_f $ te berekenen waardoor hogere banen mogelijk zijn.

De originele thread berekent deze feitelijk voor de Sojoez-raket die op verschillende breedtegraden wordt gelanceerd .

De equatoriale lancering maakt een verschil uit voor de lading die een raket kan dragen vanwege de exponentiële aard van de vergelijking. Als we LEO-banen vergelijken (ongeacht hun oriëntatie, of het nu equatoriaal of polair of daartussenin is), zijn de winsten vrij klein, in de orde van honderden kg.

Als we echter GTO-banen vergelijken, waarbij de de meeste commerciële payloads worden verzonden, dan kan de winst met maar liefst 25% stijgen. De belangrijkste reden hiervoor is het feit dat een baanvlakverandering moet worden doorgevoerd, en dat is de reden waarom Sea Launch hun lanceerplatform op zee-platform heeft ontwikkeld omdat de economische besparingen de moeite waard waren.

NASA-studie die teruggaat tot 1959 maakte een gedetailleerde berekening van de kostenreductie van het lanceren van een Saturnus-raket vanaf de evenaar in vergelijking met Cape Canaveral en concludeerde dat equatoriale LEO's 80% goedkoper zijn qua voortstuwing vanwege de vereiste baanvlakveranderingen.

Een meer gedetailleerde afleiding van de raketvergelijking met de zwaartekracht die op de raket inwerkt, kan online worden bekeken op de MIT-website. Merk ook op dat enscenering raketten de feitelijke laadcapaciteit verminderen. Als we zeggen dat een 2-traps raket 80% brandstof, 10% raket en 10% laadvermogen is, is het laadvermogen van de eerste trap de 2e trap, daarom is het werkelijke laadvermogen 10% van de 2e trap, of 10% van 10% van de initiële raket, dwz 1%.

Waarom lanceerde Rusland zoveel satellieten vanuit Plesetsk

Plesetsk is niet de ideale lanceerplaats, maar de Russen moesten alternatieve orbitale oplossingen ontwikkelen om aan hun behoeften te voldoen. Toegang tot GSO-banen voor communicatie / weer / spionagesatellieten was te duur, en daarom ontwikkelden ze een alternatieve oplossing die in plaats daarvan de nadelen van de Plesetsk-sitelocatie in een kans gebruikte.

Hoog lanceerlocaties op de breedtegraad zijn beter geschikt voor toegang tot polaire banen of zeer elliptische banen (of HEO-banen).

In Rusland werd voldaan aan de behoefte aan communicatie en weersatellieten door de HEO-baan te perfectioneren die bekend staat als de Molniya-baan (Lightning in het Russisch). Molniya-banen zijn banen met variabele snelheid, langzamer op het apogeum (punt het verst van de aarde verwijderd) en sneller op het perigeum (dichtstbijzijnde benadering van de aarde).

De Russen perfectioneerden deze baan tot het punt dat de satelliet op een dag twee keer om de aarde zou cirkelen, met een hoogtepunt in Rusland en een ander in de VS. Dit leidde tot satellieten met dubbele functie, die 9 uur per dag de VS bespioneerden, vervolgens rond de bodem van de aarde zigten en nog 9 uur per dag als communicatie- / uitzend- / weersatellieten voor de Sovjet-Unie dienden (zie dit illustratie).

De keerzijde van deze baan is dat er meerdere satellieten nodig zijn om een ​​continue dekking te bieden voor het hele oppervlak van Rusland. De satellieten worden ook 4 keer per dag blootgesteld aan de Van Allan stralingsgordels, wat resulteert in een kortere levensduur. De Russen verbeterden de satellieten regelmatig, waarbij ze zowel de banen als de satelliettechnologie verfijnden.

Plesetsk is eigenlijk ideaal gelegen om satellieten in Molniya-banen te lanceren, en als gevolg daarvan zag hij veel meer lanceringen dan Baikonour.



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...