Mis juhtub, kui Maa oma orbiiti muudab. Nõukogude orbiiditrikk

MOSKVA, 7. mai – RIA Novosti. Gravitatsiooniline vastastikmõju Jupiteri ja Veenusega on põhjustanud Maa orbiidi kokkutõmbumise ja venimise iga 405 tuhande aasta järel enam kui 215 miljoni aasta jooksul, leidsid ajakirjas PNAS artikli avaldanud geoloogid.

"See on vapustav avastus – kahtlustasime, et see tsükkel võis eksisteerida umbes 50 miljonit aastat, kuid avastasime, et see on kestnud vähemalt 215 miljonit aastat. Nüüd saame siduda ja täpsustada erinevate kliimamuutuste ajastust, tohutuid väljasuremised, dinosaurused, imetajad ja muud loomad ilmusid ja kadusid,” ütles Dennis Kent Rutgersi ülikoolist (USA).

Tänapäeval tiirleb Maa ümber Päikese veidi piklikul orbiidil, tähest ligi 150 miljoni kilomeetri kaugusel. Selle periheel – Päikesele lähim punkt – on tähele umbes 5 miljonit kilomeetrit lähemal kui afeel, selle kaugeim punkt. Tänu sellele talved sisse lõunapoolkera on veidi karmimad kui põhjapoolses osas ja suved on kuumemad.

Teadlaste arvates oleks varem võinud Maa orbiit olla pikenenud, mis oleks võinud järsult muuta planeedi kliimat, muutes selle ekstreemsemaks, samuti põhjustanud väljasuremisi ja ökosüsteemide ulatuslikke ümberstruktureerimisi. Sellised muutused, nagu näitavad geoloogide ja astrofüüsikute arvutused, pidid toimuma meie planeedi vastasmõjul Jupiteri ja teiste gaasihiiglastega.

Umbes kaks aastakümmet tagasi, märgib Kent, märkas ta, et Jupiteri, Maa ja Veenuse gravitatsiooniline vastastikmõju pidi meie planeedi orbiiti erilisel viisil muutma, surudes või venitades seda umbes 1% iga 405 tuhande aasta järel. Tema arvutused näitasid, et selline orbitaalmuutuste tsükkel peaks olema äärmiselt stabiilne ja see oleks pidanud eksisteerima vähemalt kainosooikumist saadik.

Sellised selle tsükli ebaharilikud omadused, aga ka muude pikaajaliste orbiidivõnkumiste puudumine sundisid Kenti ja tema kolleege otsima oma võimalikke jälgi Maa kivimitest, mis sageli “jälgivad” jäljed vangistatud planeedi magnetväljast. rauda sisaldavate kivimite kristallid.

Viis aastat tagasi viisid artikli autorid läbi väljakaevamised Arizonas, kus esinevad ligikaudu 215-210 miljonit aastat tagasi, triiase perioodi lõpus, tekkinud kivimid. Sel ajal hakkasid Maale ilmuma esimesed dinosauruste esivanemad ning varem domineerinud kahe meetri kõrgused sisalikud ja kahejalgsed „megakokodillid“ hakkasid järk-järgult välja surema.

Nendest kivimitest õnnestus leida terve poole kilomeetri pikkune vulkaanilise tuha ja muude tardkivimite lademete kiht, milles olid säilinud jäljed planeedi magnettelje nihketest. Pärast nende analüüsimist mõistsid geoloogid, et tegemist on sama, 405 tuhande aasta pikkuse orbitaaltsükliga.

Kenti ja tema kolleegide sõnul mõjutas see tsükkel planeedi kliimat sellel ajal ebatavaliselt. Ajal, mil Maa orbiit oli maksimaalselt pikenenud, oli sademete tase tuleviku territooriumil Põhja-Ameerika suurenes märgatavalt ja "ümmarguse" orbiidi ajastul oli seda märgatavalt vähem. See oleks teadlaste sõnul pidanud meie planeedi elu ja geoloogia arengut tugevalt mõjutama.

Nüüd on Maa, nagu teadlased märgivad, selle tsükli "ümmarguses" faasis. Teisest küljest on selle mõju planeedi kliimale lühiajalises perspektiivis minimaalne, kuna praegused CO2 emissioonid ning Maa pöörlemistelje "võnkumisega" seotud lühemad ja heledamad Milankovitchi tsüklid mõjutavad temperatuure palju tugevamalt ja seetõttu. sellised "orbiidi nihked" "ei tekita tõsist muret.

Füüsika

Kui stardime kosmodroomilt ja hakkame kiirendama otse itta, on tulemuseks oleva orbiidi kalle võrdne kosmodroomi laiuskraadiga. Kui hakkame kiirendama, kaldudes põhja poole, on sellest tulenev kalle suurem. Kui me, arvates, et see peaks kallet vähendama, hakkame kiirendama kagu suunas, on ka tekkiv orbiidil suurem kalle kui meie laiuskraad. Miks? Vaata pilti: otse itta kiirendades on meie kosmodroomiks orbiidi projektsiooni põhjapoolseim punkt (sinine joon). Ja kui kiirendada kagusse, siis kõige rohkem põhjapunkt tekkiva orbiidi projektsioon on meie kosmodroomist põhja pool ja orbiidi kalle on suurem kui kosmodroomi laiuskraad:

Järeldus: kosmoselaeva startimisel ei saa selle orbiidi esialgne kalle olla väiksem kui kosmodroomi laiuskraad.

Geostatsionaarsele orbiidile (0° kalle) sisenemiseks peate kalde nulli viima, kuid see nõuab lisakütust (selle protsessi füüsika - ). Baikonuri kosmodroomi laiuskraad on 45° ja arvestades, et kasutatud raketiastmed ei tohiks langeda Hiinasse, lastakse rakette kirdesse marsruutidel, mille kalle on 65° ja 51,6°. Selle tulemusena suutis neljaastmeline kanderakett 8K78, mis saatis Kuule poolteist tonni ja Marsile peaaegu tonni, geostatsionaarsele orbiidile viia vaid ~100 kg. 60ndate alguses ei suutnud ükski riik täisväärtuslikku geostatsionaarset sidesatelliiti sellisesse massi mahutada. Pidime midagi muud välja mõtlema. Appi tulid orbitaalmehaanikud. Mida kõrgem on satelliidi kõrgus, seda aeglasemalt see Maa suhtes liigub. 36 000 km kõrgusel ekvaatorist hõljub satelliit pidevalt ühe Maa punkti kohal (sellele ideele töötab geostatsionaarne orbiit). Ja kui paneme satelliidi orbiidile, mis on piklik ellips, muutub selle kiirus oluliselt. Periapsis (Maale kõige lähemal asuv orbiidi punkt) lendab see väga kiiresti, kuid apoapsise piirkonnas (Maast kõige kaugemal asuv orbiidi punkt) hõljub see praktiliselt mitu tundi. Kui märgite satelliidi tee ühetunniste intervallidega punktidega, saate järgmise pildi:

Lisaks sellele, et satelliit on peaaegu liikumatu, näeb see suurel kõrgusel meie planeedi suurt ala ja suudab pakkuda sidet kaugete punktide vahel. Orbiidi suur kalle tähendab, et isegi Arktikas pole signaali vastuvõtmisega probleeme. Ja kui valite 63,4° lähedase kalde, on Maa gravitatsioonilised häired minimaalsed ja saate olla orbiidil praktiliselt ilma korrektsioonita. Nii sündis Molniya orbiit järgmiste parameetritega:

1. Peritsenter: 500 km


2. Apotsenter: 40 000 km


3. Kaldenurk: 62,8°


4. Ringlusperiood: 12 tundi

Kehastus rauas

Satelliidiseadmetes oli kolm repiiterit võimsusega 40 W ja kaks tagavaraseadet võimsusega 20 W ning nende jaoks toodeti elektrit. päikesepaneelid mille koguvõimsus on poolteist kilovatti. Andmete vastuvõtmiseks ja edastamiseks kasutati kahte juhitavat 1,4-meetrise läbimõõduga paraboolantenni. Seadet juhtis transistori tarkvara-aja seade, esivanem kaasaegsed arvutid, ja orientatsiooni toetas ainulaadne kolmekraadise võimsusega güroskoop Juhtsüsteem rakendas kolmeteljelise orientatsiooniga lennurežiimide jaoks keerukaid algoritme. Töökohal hoidis seade päikesepaneelidega pidevat orientatsiooni Päikese poole, saates Maad juhitavate põhiantennidega. Pärast tööosa lõpetamist pöörles seade vastavalt infrapuna vertikaalsetele andmetele, kuni see asus peritsentris orbiidi kiiruse vektoriga paralleelses asendis. Periapsise piirkonnas sai ta vastavalt mällu salvestatud käskudele orbiiti korrigeerida.

Pealtvaade, jõusüsteemi koonus ja surulämmastiku kuulsilindrid asendi juhtimissüsteemi jaoks on selgelt nähtavad

Altvaade, nähtavad päikesepaneelid, anduriplokk otsas ja antennid

Eeldati, et seadme aktiivne eluiga ületab ühe aasta, mis oli tol ajal fantastiline näitaja. Seade sai nimeks "Molniya" ja tulevikku vaadates oletame, et see osutus nii epohhiloovaks, et selle auks nimetati nii orbiit kui ka kanderakett 8K78.

Ärakasutamine

Sel ajal ei saanud alustamine kerge olla. 4. juunil 1964 ei jõudnud esimene Molnija kanderaketi rikke tõttu orbiidile. 22. augustil 1964 viidi teine ​​sõiduk edukalt konstruktsioonilähedasele orbiidile. Kuid siin on probleem – mõlemad põhiantennid, mis pidid üksteist dubleerima, ei avanenud. Uurimine tuvastas, et katsetamise käigus avastati ühel antennil kaabliisolatsiooni kahjustused ning antennivardad olid projekteerija otsusel lisaks mähitud vinüülkloriidteibiga. Kosmoses päikesepaneelide varjus lint külmus ja vedrud, mille antennide avamine oli niigi raske, ei saanud külmunud plastikust jagu. Teine Molniya kaotati. Tuleviku jaoks oli probleem lihtne parandada, antennivarraste vedrud asendati elektrimootoritega, mis garanteerisid antennide täieliku avamise. Lõpuks, 23. aprillil 1965 lasti kolmas Molnija edukalt vette ja osutus täielikult töökorras. Oli närviline hetk, kui pearelee ei tahtnud esimest korda sisse lülituda, kuid pärast mitut tüütut minutit Maalt pidevat käskude saatmist repiiteri sisselülitamiseks lülitus see lõpuks sisse. Side loodi Moskva ja Vladivostoki vahel läbi esimese Nõukogude releesatelliidi:

Esimene Molniya abil edastatud telesaade

Signaali suur võimsus tähendas, et selle vastuvõtmiseks polnud vaja suuri antenne, üle riigi hakati ehitama suhteliselt väikeseid Orbiidi paviljone:

Satelliitringhäälingujaamade võrk kattis kiiresti NSV Liidu põhja- ja idaosa:

Ja satelliittelevisioon sai tehnilisest imest kiiresti tavaliseks; Kaug-Ida piirkondliku komitee esimees teatas kohe, et saadete edastamisega seotud probleemide korral kaebab ta isiklikult Brežnevile. 1984. aastaks ületas Orbita jaamade arv saja piiri, mis tegi Nõukogude satelliittelevisiooni kättesaadavaks isegi aastal väikelinnad. Jaamad edastasid Moskva signaali kohalikule telekeskusele, mis omakorda teenindas suurt ala.

Esimeste Molniya satelliitide eluiga ei ületanud aastat. Tänu sellele, et satelliit lendas iga päev neli korda läbi kiirgusvööde, hakkasid päikesepaneelid kiiresti lagunema. Esimene "Välk" suutis ellu jääda aprillist novembrini. Satelliidikujundusele lisati reservid päikesepaneelid, mis ilmnesid vajadusel pärast põhiliste lagunemist. Juba "Molnija" nr 7 suutis aktiivselt eksisteerida oktoobrist 1966 kuni jaanuarini 1968. Nõukogude satelliitide jaoks oli see väga pikk aeg.

"Lightning" töötati välja S.P. Disainibüroos. Koroljov ja juba 1965. aastal hakati tootmist Mihhail Reshetnevi juhtimisel üle viima Krasnojarski “filiaali nr 2”. Sellest sai alguse ettevõtte kuulsusrikas ajalugu, mida nüüd tuntakse JSC ISS-i nime all. Akadeemik Reshetnev. Molniya seadmeid arendati aktiivselt. Paraboolantenn asendati nelja spiraaliga antenniga:

Huvitavad katsematerjalid ja lugu neljaheeliksilisest antennist:

Täiendavad päikesepaneelid

Seadmed lülitusid sentimeetri lainepikkuse vahemikule, õppisid edastama mitte kogu riiki, vaid üksikuid ajavööndeid, sidekanalite arv ja nende läbilaskevõime kasvasid pidevalt. Aja jooksul lakkas Molniyasi kasutamine tsiviiltelevisiooni edastamiseks ja neist said peamiselt sõjalised sidesatelliitid. Molniya perekonna viimane seade Molniya-3K lasti turule 2001. aastal.

Täna ja homme

Molniya orbiidi varianti, Tundra orbiiti, mille apotsenter on 46–52 tuhat kilomeetrit ja tiirlemisperiood üks ööpäeva, kasutavad kolm Sirius XM raadiosatelliiti ja Jaapani navigatsioonisüsteem QZSS.

Tulevikus ei unustata Molnija orbiiti. Geostatsionaarne orbiit on ülekoormatud; alternatiivselt võivad satelliidid hakata liikuma väga elliptilistele orbiitidele. Ja isegi väljaspool Maad võib nõukogude ballistika leiutis rakendust leida: mehitatud missiooni Marsile HERRO projektis tehakse ettepanek kasutada Molnija orbiidi analoogi, et juhtida pinnal reaalajas roboteid.

Katastroofidest on palju filme. Teame, mis meid ootab, kui planeeti tabavad asteroidid, kui New Yorki tabavad hiidlained või kui ristluslaev ootamatult ümber läheb ja/või merekoletis teda ründab.

Kahjuks on filmirežissöörid nendele ebatõenäolistele katastroofidele keskendudes jätnud tähelepanuta kõige ebatõenäolisemad katastroofid.

Mis juhtub, kui kuu kaob?

Mis juhtuks, kui Kuu lihtsalt lakkaks olemast? Esimene loodusnähtus, mis lakkab toimimast, on mõõn ja mõõn. Ookeani looded tekivad Maa ja Kuu vahelise gravitatsioonijõu, nende liikumise tõttu üksteise suhtes. Kuu äkiline kadumine lükkaks selle süsteemi täielikult ümber. Mingi liikumine tuleb. Lained veerevad Maa pöörlemise tõttu ikkagi mandrite läänerannikule.

Või vähemalt alguses on see nii, sest Maal toimuv muutub ettearvamatuks. Pärast Kuu kaotamist hakkab Maa ebastabiilselt liikuma nagu laste mänguasi, mis pöörlemiskiirust kaotades kõigub, kuid ei kuku veel alla. See saab olema kohutav sõit! Maa liigub kas pöörledes risti oma orbiidi tasapinnaga (teisisõnu, üks poolkera, lõuna- või põhjapoolkera, on alati päikeselisel poolel, teine ​​poolkera aga pidevas pimeduses), seejärel pöörleb peaaegu paralleelselt orbitaaltasandiga (mis viib aastaaegade kadumiseni, kuna kõik päevad kestavad sama kaua).

Surmav pretsessioon jätkub piisavalt kaua, et tappa viimased allesjäänud inimesed. Kuni see kestab, ei lase tavalised looduskatastroofid meil igavleda. Kuu avaldab gravitatsioonilist mõju nii maale kui ka merele ning mõnede arvates on see kontinentide liikumise põhjus.

Selle tulemusena suureneb vulkaaniline aktiivsus ja maavärinad. Samas kõik taimed ja loomad, kelle paljunemis- ja rändeperioodid sõltuvad kuu tsükkel, on täiesti segaduses. Šokk kaladele, lindudele ja putukapopulatsioonidele põhjustab deformatsioone kohalikes ökoloogilistes süsteemides ning toob kaasa näljahäda ja ühiskonna kokkuvarisemise.

Lisaks on ööd pimedad – ja seda on veelgi raskem näha.

Mis juhtub, kui Maa lakkab pöörlemast?

Kui oluline on Maa pöörlemine ümber oma telje? Sajandeid ei huvitanud kedagi, kas see üldse pöörleb.

See, mis täpselt juhtub, sõltub sellest, kui kiiresti Maa pöörlemise lõpetab. Kui see pöörlemise hetkega lõpetab, lendab kõik, mis pole selle külge kinnitatud, ida poole. (Kõik, mis on turvatud, jagatakse tõenäoliselt kaheks). Ellujäämine sõltub sellest, kui lähedal poolusele asute (nii et kui ekvaatoril viiakse teid itta kiirusega peaaegu 1610 km/h, siis mida lähemal poolustele olete, seda aeglasem on kiirus).

Kui Maa pöörlemine mitme nädala jooksul aeglustub, kogeb rohkem inimesi algavat tõukejõu kaotust. Parem oleks neil täpselt välja arvutada, millises asendis Maa peatub ja tormab nii kiiresti kui võimalik valguse ja pimeduse piirile. Maa pöörlemise peatamine tähendaks päeva ja öö tsükli lõppu. Pool maailmast oleks pidevalt näoga päikese poole ja teine ​​pool oleks sukeldunud igavesse pimedusse.

Üks väike, kuid väga huvitav tagajärg Maa pöörlemise peatamisele: kõik planeedil muutub veidi raskemaks. Maa pöörlemine avaldab meid tsentrifugaaljõule – pidevale tõukele väljapoole, sarnaselt sellega, mida tunneme autos istudes, kui see järsult pöörab. See väljapoole suunatud jõud vähendab meie "kaalu" ligikaudu saja nelikümmend kaks grammi iga neljakümne viie kilogrammi kaalu kohta. Kui me ei saa sellest õhku, on meil Maal liikumine ja asjade liigutamine raskem kui kunagi varem.

Tsentrifugaaljõu mõju on kõige enam tunda ekvaatoril. Ja seda ei tunne mitte ainult inimesed, vaid ka vesi. Kuna tsentrifugaaljõud on vastu gravitatsioonile, koguneb vesi ekvaatoril kõrgemale. Maa keskosas on veepuhang, mis Maa pöörlemise peatumisel kõrvaldatakse veetaseme langusega, mis voolab pooluste suunas. Kui vesi ei külmu ja vool on kiire, ujutab vesi üle suured alad maailmas põhja ja lõuna suunas, paljastades samal ajal ekvaatoripiirkonna maa.

Seetõttu, kui soovite ellu jääda, suunduge planeedi keskossa.

Mis juhtub, kui Maa orbiit oluliselt muutub?

See sõltub sellest, kui dramaatiliselt orbiit muutub. Meie päikesesüsteemis elu eksisteerimiseks sobiv tsoon asub Päikesest saja neljakümne kahe miljoni kilomeetri ja kahesaja nelja punkti nelja miljoni kilomeetri vahel. Kuna oleme nüüd tähest pea 150 miljoni kilomeetri kaugusel, saab selgeks, et eelistaksime pigem eemalduda kui lähemale, kui valik oleks meie.

Raske on ette kujutada, et kaheksa miljonit kilomeetrit oleks võimalik kursilt kõrvale kalduda, kuid kõigist ebatõenäolistest kataklüsmidest on see kõige võimalikum. Näib, et varasemad massilised väljasuremised olid seotud kliimamuutustega, mille põhjustasid muutused Maa orbiidil. Madalamad temperatuurid ja erinevad kogused sademed põhjustavad muutusi taimestikus ja elupaigatingimustes, mis põhjustab imetajate surma, alates suurtest liikidest kuni närilisteni. Maailma lõppu ei paista. Inimesed on leidlikud ja mõtlevad midagi välja.

Ja see muutus toob kaasa lootuse ja hirmu samal ajal. Maa liikumine ei ole nii stabiilne, kui võiks arvata. Kogu oma eksisteerimise aja liigub Maa vaheldumisi ümber Päikese kas ellipsis või ringis. Maa telje kalle kõigub 22,1 ja 24,5 kraadi vahel (palju vähem kui siis, kui ta oleks Kuu kaotanud).

Umbes 23 miljonit aastat tagasi liikus Maa ümber Päikese rangelt ringikujuliselt ja selle teljel oli väike kaldenurk. Teadlased ütlevad, et selle pöörlemise tulemusena olid aastaajad soodsad, erinevus maksimaalse ja minimaalsed temperatuurid oli tähtsusetu ning jääkatte kuju muutused Antarktika kohal võisid takistada globaalse soojenemise levikut.

Selliseid julgustavaid uudiseid võtavad astronoomid nüüd tõsiselt. Mõned teevad ettepaneku kasutada asteroidide gravitatsioonijõudu, et suruda Maa paremale orbiidile. See võib lahendada kõik meie kliimamuutustega seotud probleemid! On ainult üks "aga": me võime kaotada Kuu.

Orbitaalmanööverdamine koos orbitaaltasandi muutustega on praktikas võimalik vaid väga piiratud ulatuses.

Oletame, et me tahame pöörata orbiidi tasandit nurga a võrra ümber joone, mis ühendab satelliiti mingil ajahetkel Maa keskpunktiga ja me ei soovi muuta ei orbiidi suurust ega kuju. Kui orbiit on ringikujuline või satelliit on selles

hetk on perigees või apogees, selliseks operatsiooniks piisab kiirusvektori pööramisest sama nurga a võrra. Võrdhaarsest kiiruste kolmnurgast on lihtne leida täiendavat kiirusimpulssi

kus on orbiidi kiirus. Ekvatoriaalse ringorbiidi polaarseks muutmiseks on vaja lisada kiirust, st parabool! Vajalike kütusevarudega saaks selline satelliit madalalt Maa orbiidilt Kuule või Marsile lennata, seal maanduda ja siis Maale tagasi pöörduda!

Proovime oma probleemi ringteel lahendada. Teisaldame satelliidi pardamootori abil ringikujuliselt orbiidilt väga piklikule elliptilisele orbiidile (nagu orbiit 4 joonisel 17). Kiirus selle apogees on tühine ja selle pööramine mis tahes nurga alla ei maksa midagi (“lõpmatus” on üleminekuimpulss uus lennuk liikumine võrdne nulliga). Algselt orbiidilt lähtepunkti naasmise hetkel on vaja liikumist aeglustada ringkiiruseni. Mida pikem on elliptiline orbiit, seda väiksem on kolme kiirusimpulsi summa. Piirmääras on see võrdne

mis algkõrguse puhul jääb ligikaudu ka mitte nii väikeseks (piisavalt Kuule maandumiseks!).

Väikeste pöördenurkade a puhul pole mõtet minna „läbi lõpmatuse“. Kasu tuvastatakse alates teatud nurgast a, mis ringorbiidi korral määratakse võrrandist

kus "Lõpmatusse ülemineku" ("biparaboolse ülemineku", nagu öeldakse) puuduseks on "lõpmatult pikk" tööaeg: Kuu orbiidist kaugemale lennates ületab see 10 päeva.

Lõpmatuse läbimine võib olla praktiliselt kasulik, kui me räägime mitte ainult orbiidi kalde muutmise, vaid ka selle tõusu kohta, eriti vajaduse korral

viia satelliit madalalt orbiidilt, tugevalt ekvaatori poole kaldu, statsionaarsele orbiidile. Sel juhul võib kolmeimpulsiline üleminek osutuda soodsamaks kui kaheimpulsiline üleminek, hoolimata asjaolust, et paigalseisva orbiidi raadius on oluliselt väiksem kriitilisest raadiusest.See kasu tuvastatakse, kui kalle on madal algorbiit on suurem kui 38,6°

Kalde puhul on impulsside summa lõpmatust läbimisel raadiuse algorbiidilt alustamisel võrdne Kui apogeekaugus, mille juures teatatakse teine ​​impulss (punkt B joonisel 36), on võrdne, siis summa Impulsside arv ületab näidatud väärtuse võrra Kogu operatsioon võtab umbes 11 päeva)