Myśląc o kosmodromach na myśl od razu przychodzą nam dwa ośrodki lotów kosmicznych. Z pewnością jest to amerykańskie Centrum Kosmiczne J.F. Kennedy’ego i rosyjski Bajkonur. Ciekawe czy zdajecie sobie sprawę ile takich ośrodków jest na świecie. Na dzień dzisiejszy na Ziemi znajdują się aż 43 kosmodromy [kosmo + z gr. dromos - tor biegowy]. Znajdują się one na terenie 15 państw [w tym jeden na Pacyfiku]. Zdecydowana większość - bo aż 35 to państwowe ośrodki, natomiast pozostałe 8 leży w rękach prywatnych. Poniżej przygotowałem poglądową mapę z ich rozmieszczeniem [uwzględnia jedynie państwowe ośrodki], natomiast pełną wersję znajdziecie tutaj:
https://sharemap.org/public//Kosmodromy
Sam kosmodrom to ośrodek o wielu funkcjach. Przeznaczony jest nie tylko do przeprowadzania startów statków kosmicznych, ale również do ich lądowań, montażu, przygotowania do lotu oraz nadzorem nad jego przebiegiem. Omawiając sobie te obiekty zrobimy to na przykładzie Centrum Kosmicznego J.F. Kenenedy’ego, bo chyba każdy widział jego zdjęcia i filmy ze startów. Jest to kosmodrom agencji kosmicznej NASA położony w stanie Floryda na przylądku Cape Canaveral [podam wam współrzędne geograficzne, bo to istotny fakt do którego wrócimy w dalszej części: 28°31′26,8″N 80°39′02,9″W]. Port Kosmiczny na Florydzie zajmuje powierzchnię 567 kilometrów [to więcej
kiedy go budowano nie posiadał klimatyzacji i pod stropem tworzyły się chmury z których padał deszcz. Również ciekawa jest historia flagi namalowanej na budynku - powstała 1976 roku na dwusetną rocznicę powstania Stanów Zjednoczonych. Sama flaga jest gigantyczna - ma wielkość boiska do koszykówki, jej pasy mają szerokość jezdni, a gwiady symolizujące stany mają po 180 cm wysokości każda.
Będziemy omawiać ruch orbitalny na przykładzie Ziemi, która jest geoidą [dla uproszczenia kulą, natomiast nie będziemy jej upraszczać do dużego placka - wówczas nic by nie zadziałało], dlatego dla wyznawców płaskiej Ziemi to już koniec na dziś.
Wracając do tematu - żeby polecieć w kosmos i tam pozostać nie wystarczy przekroczenie samej lini Karmana [umowna granica kosmosu na wysokości 100 km]. Aby obiekt pozostał w kosmosie musimy mu nadać odpowiednio dużą prędkość. Grawitacja na wysokości np. 200 km nad powierzchnią naszej planety w dalszym ciągu jest i to niewiele mniejsza niż na jej powierzchni, więc samo dostanie się na odpowiednią wysokość nic nam nie da. Musimy nasz obiekt umieścić na orbicie - czyli nadać mu ruch obiegowy wokół planety z daną prędkością. Musi być ona taka, aby na planetę nie spaść [prościej mówiąć obiekt krążąc wokół Ziemi musi mieć taką prędkość, że spadając na jej powierzchnię, ona sama czyli krzywizna planety musi od niego uciekać]. Na wysokości 200 km ta prędkość wynosi około 28 000 km/h. Jeśli na tej wysokości będziemy poruszać się wolniej to będziemy spadać szybciej niż będzie uciekała od nas krzywizna planety, więc cały czas będziemy się przybliżać, natomiast jeśli nadamy obiektowi większą prędkość to analogicznie przejdziemy na wyższą orbitę. Oczywiście zależność jest tutaj prosta - im wyżej tym prędkość orbitalna maleje.
Nadanie obiektowi prędkości 28 000 kilometrów na godzinę jest dość problematyczne, biorąc pod uwagę, że rakiety ważą tysiące ton, dlatego pomagamy sobie umieszczając kosmodromy jak najbliżej równika i wystrzeliwując rakiety zgodnie z ruchem obrotowym planety wokół własnej osi czyli na wschód. Jest to bonusowa prędkość, która zależy jedynie od umiejscowienia kosmodromu. Jaka jest ta prędkość i skąd to się bierze?
Równik naszej planety ma ~40 tysięcy kilometrów długości, a obrót planety dookoła własnej osi trwa ~24 godziny. Z prostego wzoru: V = S / T V = 40 000 / 24 V = 1666,(6) [km/h] Czyli wystrzeliwując rakietę z równika [na wschód] otrzymujemy startowy bonus niemal 1 700 km/h. Oczywiście gdybyśmy zdecydowali się na umieszczenie obiektu na orbicie wstecznej [czyli wystrzelenie satelity na zachód to nasz „bonus” byłby ujemny o tej samej wartości]. Sprawdźmy sobie teraz na przykładzie naszych kosmodrómów jakie bonusy występują na ich szerokościach geograficznych. Tak więc dla Centrum Kosmicznego J.F. Kennedy’ego położonego na 28° szerokości geograficznej północnej byłoby to: No właśnie jak obliczyć długość danego równoleżnika? Z prostej zależności trygonometrycznej. Musimy jedynie wiedzieć jaki jest promień średni naszej planety [R] i umieć odczytać wartość cosinusa z tablic trygonometrycznych. Ja podam od razu przekształcony wzór: L = 2∏R cos 28° [oczywiście to iloczyn] L = 2 x 3,14 x 6378 x 0,8829 L = 35 363 km I teraz podstawiając wartości do pierwszego wzoru: V = 35 363 / 24 V = 1473 [km/h] Analogicznie dla Bajkonuru: L = 2∏R cos 45° L = 2 x 3,14 x 6378 x 0,7701 L = 30 845 km V = 30 845 / 24 V = 1285 [km/h]
Dlaczego w takim razie obydwa mocarstwa nie zbudowały swoich kosmodromów bliżej równika? To bardzo proste pytanie. Wystarczy spojrzeć na mapę - zbudowały je maksymalnie blisko równika jak tylko pozwalało na to ich ówczesne terytorium. Swoją drogą jednym z najlepiej usytułowanych kosmodromów jest Gujańskie Centrum Kosmiczne należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Leży co prawda w Ameryce Południowej natomiast na terenie zamorskiego terytorium Francji więc jest częścią Uni Europejskiej. Bonusową prędkość dla tego kosmodromu możecie policzyć sami i podzielić się nią w komentarzach.
Źródła: https://pl.wikipedia.org/wiki/Kosmodrom https://pl.wikipedia.org/wiki/Lista_kosmodrom%C3%B3w https://pl.wikipedia.org/wiki/Centrum_Kosmiczne_Johna_F._Kennedy%E2%80%99ego https://pl.wikipedia.org/wiki/Vehicle_Assembly_Building https://pl.wikipedia.org/wiki/Kompleks_startowy_39_Centrum_Kennedy%E2%80%99ego http://www.math.edu.pl/tablice-matematyczne https://pl.wikipedia.org/wiki/Bajkonur Opracowanie własne Mapa: https://sharemap.org/public//Kosmodromy Opracowanie własne Zdjęcia: https://www.nasa.gov/centers/kennedy/news/tosc_awarded.html http://cs.astronomy.com/asy/b/daves-universe/archive/2015/12/08/heading-to-the-kennedy-space-center.aspx https://pl.pinterest.com/pin/190910471678206892/ http://mapa.bissole.pl/kazachstan-kosmiczny-bajkonur/
0 Komentarze
Odpowiedz |
nawigacja
Grudzień 2018
Kategorie
Wszystkie
|