ამჟამად დედამიწის ორბიტაზე 1000-ზე მეტი ხელოვნური თანამგზავრია. ისინი ასრულებენ მრავალფეროვან დავალებებს და აქვთ განსხვავებული დიზაინი. მაგრამ მათ ერთი რამ აქვთ საერთო - თანამგზავრები პლანეტის გარშემო ბრუნავენ და არ ეცემა.

სწრაფი ახსნა

სინამდვილეში, თანამგზავრები დედამიწაზე მუდმივად ეცემა გრავიტაციის გამო. მაგრამ ისინი ყოველთვის აცდენენ, რადგან მათ აქვთ გვერდითი სიჩქარე დაყენებული ინერციით გაშვებისას.

დედამიწის გარშემო თანამგზავრის ბრუნვა მისი მუდმივი დაცემის წარსულია.

ახსნა

თუ ბურთს ჰაერში აგდებთ, ის უკან ბრუნდება. ეს იმიტომ გრავიტაცია- იგივე ძალა, რომელიც გვიცავს დედამიწაზე და გვიშლის კოსმოსში გაფრენაში.

თანამგზავრები ორბიტაზე რაკეტებით გადის. რაკეტამ უნდა აჩქარდეს 29000 კმ/სთ-მდე! ეს საკმარისად სწრაფია ძლიერი გრავიტაციის დასაძლევად და დედამიწის ატმოსფეროდან თავის დასაღწევად. როგორც კი რაკეტა მიაღწევს სასურველ წერტილს დედამიწის ზემოთ, ის ათავისუფლებს თანამგზავრს.

სატელიტი იყენებს რაკეტიდან მიღებულ ენერგიას მოძრაობის შესანარჩუნებლად. ამ მოძრაობას ე.წ იმპულსი.

მაგრამ როგორ რჩება თანამგზავრი ორბიტაზე? პირდაპირ კოსმოსში არ გაფრინდება?

Ნამდვილად არ. მაშინაც კი, როცა თანამგზავრი ათასობით კილომეტრშია, დედამიწის გრავიტაცია მაინც იზიდავს მას. დედამიწის გრავიტაცია, რაკეტის იმპულსთან ერთად, აიძულებს თანამგზავრს მიჰყვეს წრიულ გზას დედამიწის გარშემო - ორბიტა.

როდესაც თანამგზავრი ორბიტაზე იმყოფება, მას აქვს სრულყოფილი ბალანსი იმპულსსა და დედამიწის მიზიდულობის ძალას შორის. მაგრამ ამ ბალანსის პოვნა საკმაოდ რთულია.

გრავიტაცია უფრო ძლიერია, რაც უფრო ახლოს არის ობიექტი დედამიწასთან. თანამგზავრები, რომლებიც დედამიწის გარშემო ბრუნავენ, უნდა იმოგზაურონ ძალიან მაღალი სიჩქარით ორბიტაზე დასარჩენად.

მაგალითად, NOAA-20 თანამგზავრი დედამიწის ორბიტაზე სულ რამდენიმე ასეულ კილომეტრზე მოძრაობს. ორბიტაზე დასარჩენად 27300 კმ/სთ სიჩქარით უნდა იმოგზაუროს.

მეორეს მხრივ, NOAA-ს თანამგზავრი GOES-East დედამიწის ორბიტაზე 35405 კმ სიმაღლეზე მოძრაობს. გრავიტაციის დასაძლევად და ორბიტაზე დარჩენისთვის მას სჭირდება დაახლოებით 10780 კმ/სთ სიჩქარე.

ISS მდებარეობს 400 კმ სიმაღლეზე, ამიტომ მისი სიჩქარეა 27720 კმ/სთ.

თანამგზავრებს შეუძლიათ ასობით წლის განმავლობაში ორბიტაზე დარჩენა, ამიტომ ჩვენ არ უნდა ვიფიქროთ იმაზე, რომ ისინი დედამიწაზე დაეცემა.

დღეს ჩვენ შეგვიძლია გამოვიდეთ სახლიდან დილით ან საღამოს და დავინახოთ ნათელი კოსმოსური სადგური, რომელიც დაფრინავს თავზე. მიუხედავად იმისა, რომ კოსმოსური მოგზაურობა თანამედროვე სამყაროს საერთო ნაწილად იქცა, ბევრი ადამიანისთვის კოსმოსი და მის გარშემო არსებული საკითხები საიდუმლოდ რჩება. ასე, მაგალითად, ბევრს არ ესმის, რატომ არ ეცემა თანამგზავრები დედამიწაზე და არ დაფრინავს კოსმოსში?

დაწყებითი ფიზიკა

თუ ბურთს ჰაერში გადავაგდებთ, ის მალე დაბრუნდება დედამიწაზე, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა ობიექტი, როგორიცაა თვითმფრინავი, ტყვია ან თუნდაც ბუშტი.

იმის გასაგებად, თუ რატომ შეუძლია კოსმოსურ ხომალდს დედამიწის გარშემო ბრუნვა დაცემის გარეშე, ყოველ შემთხვევაში ნორმალურ პირობებში, ჩვენ უნდა ჩავატაროთ სააზროვნო ექსპერიმენტი. წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ ხართ მასზე, მაგრამ არ არის ჰაერი ან ატმოსფერო. ჩვენ უნდა მოვიშოროთ ჰაერი, რათა ჩვენი მოდელი მაქსიმალურად მარტივი გავხადოთ. ახლა თქვენ მოგიწევთ გონებრივად ახვიდეთ მაღალი მთის მწვერვალზე იარაღით, რათა გაიგოთ, რატომ არ ცვივა თანამგზავრები დედამიწაზე.

მოდით გავაკეთოთ ექსპერიმენტი

თოფის ლულას ზუსტად ჰორიზონტალურად ვუმიზნებთ და დასავლეთ ჰორიზონტისკენ ვისროლეთ. ჭურვი დიდი სიჩქარით გამოფრინდება მჭიდიდან და მიემართება დასავლეთისკენ. როგორც კი ჭურვი ლულას დატოვებს, ის დაიწყებს პლანეტის ზედაპირთან მიახლოებას.

როდესაც ქვემეხის ბურთი სწრაფად მოძრაობს დასავლეთისკენ, ის დაეცემა მიწას მთის მწვერვალიდან გარკვეულ მანძილზე. თუ თოფის სიმძლავრის გაზრდას გავაგრძელებთ, ჭურვი სროლის წერტილიდან გაცილებით შორს დაეცემა მიწაზე. ვინაიდან ჩვენი პლანეტა ბურთის ფორმისაა, ყოველ ჯერზე, როცა ტყვია ტოვებს მჭიდს, ის უფრო დაეცემა, რადგან პლანეტა ასევე აგრძელებს ბრუნვას თავის ღერძზე. ამიტომაც არ ეცემა დედამიწაზე თანამგზავრები გრავიტაციის გამო.

ვინაიდან ეს არის სააზროვნო ექსპერიმენტი, ჩვენ შეგვიძლია გავხადოთ ცეცხლსასროლი იარაღი უფრო ძლიერი. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია წარმოვიდგინოთ სიტუაცია, რომელშიც ჭურვი მოძრაობს იმავე სიჩქარით, როგორც პლანეტა.

ამ სიჩქარით, ჰაერის წინააღმდეგობის გარეშე, რომ შეანელოს, ჭურვი სამუდამოდ გააგრძელებს დედამიწის გარშემო ბრუნვას, რადგან ის მუდმივად ეცემა პლანეტისკენ, მაგრამ დედამიწა ასევე გააგრძელებს ვარდნას იმავე სიჩქარით, თითქოს "გაექცეს" ჭურვს. ამ მდგომარეობას თავისუფალ დაცემას უწოდებენ.

პრაქტიკაზე

რეალურ ცხოვრებაში ყველაფერი ისეთი მარტივი არ არის, როგორც ჩვენს სააზროვნო ექსპერიმენტში. ახლა ჩვენ უნდა გავუმკლავდეთ ჰაერის წინააღმდეგობას, რაც იწვევს ჭურვის შენელებას, რაც საბოლოოდ ართმევს მას ორბიტაზე დარჩენისა და დედამიწაზე დაცემის თავიდან აცილების სიჩქარეს.

დედამიწის ზედაპირიდან რამდენიმე ასეული კილომეტრის მანძილზეც კი რჩება ჰაერის გარკვეული წინააღმდეგობა, რომელიც მოქმედებს თანამგზავრებსა და კოსმოსურ სადგურებზე და იწვევს მათ შენელებას. ეს წევა საბოლოოდ იწვევს კოსმოსური ხომალდის ან თანამგზავრის შეღწევას ატმოსფეროში, სადაც ის ჩვეულებრივ იწვის ჰაერთან ხახუნის გამო.

კოსმოსურ სადგურებსა და სხვა თანამგზავრებს რომ არ ჰქონოდათ აჩქარება, რომ ისინი ორბიტაზე მაღლა აიწიონ, ისინი ყველა წარუმატებლად დაეცემა დედამიწაზე. ამრიგად, თანამგზავრის სიჩქარე ისეა მორგებული, რომ ის პლანეტისკენ ეცემა იმავე სიჩქარით, როგორც პლანეტა შორდება თანამგზავრს. ამიტომაც არ ვარდება თანამგზავრები დედამიწაზე.

პლანეტების ურთიერთქმედება

იგივე პროცესი ეხება ჩვენს მთვარესაც, რომელიც დედამიწის გარშემო თავისუფალი ვარდნის ორბიტაზე მოძრაობს. ყოველ წამს მთვარე დედამიწას უახლოვდება დაახლოებით 0,125 სმ-ით, მაგრამ ამავდროულად, ჩვენი სფერული პლანეტის ზედაპირი იმავე მანძილით ინაცვლებს, თავს არიდებს მთვარეს, ამიტომ ისინი რჩებიან თავიანთ ორბიტაზე ერთმანეთთან შედარებით.

არაფერია ჯადოსნური ორბიტებში ან თავისუფალ ვარდნაში; ისინი მხოლოდ განმარტავენ, თუ რატომ არ ვარდებიან თანამგზავრები დედამიწაზე. ეს მხოლოდ სიმძიმე და სიჩქარეა. მაგრამ ეს წარმოუდგენლად საინტერესოა, ისევე როგორც ყველაფერი, რაც სივრცესთან არის დაკავშირებული.

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებიგეტის სურათები

კოსმოსური ნარჩენების რაოდენობა დედამიწის დაბალ ორბიტაზე სტაბილურად იზრდება. მიმომხილველმა გადაწყვიტა გაერკვია, რა ხდება, როდესაც დახარჯული თანამგზავრები დედამიწას ეცემა. გერმანელი მეცნიერები ამ პრობლემას სწავლობენ.

შენობა, რომელშიც უილმსი აპირებს მაჩვენოს „ყველაზე საინტერესო რამ“, ეკუთვნის კიოლნში მდებარე გერმანიის საავიაციო და კოსმოსური ცენტრის (DLR) აეროდინამიკური კვლევის ინსტიტუტს.

Willems ასევე ჩამოთვლის ქარის გვირაბის მართვის ცენტრს უზარმაზარი ძველი დისტანციური მართვის საშუალებით, რომელსაც აქვს მრავალი სენსორი, გადამრთველი და ღილაკი, როგორც "არა ყველაზე საინტერესო".

მასიური აფეთქებაგამძლე კარის გავლისას ჩვენ შევდივართ უფანჯრო ოთახში. კედლები დაფარულია ჭვარტლით, ჰაერში აშკარად იგრძნობა დენთის სუნი.

აქ ტარდება სარაკეტო ძრავების აეროდინამიკური ტესტები.

მაგრამ ეს, როგორც ირკვევა, არ არის ყველაზე საინტერესო.

უილმსი თავის "ყველაზე საინტერესო" ექსპერიმენტებს კიოლნის ცენტრის ერთ-ერთ ქარის გვირაბში ატარებს. ის ახდენს თანამგზავრის დედამიწის ორბიტიდან გამგზავრების სიმულაციას.

„ამჟამად დედამიწის გარშემო უამრავი ხელოვნური თანამგზავრია და ყველა მათგანი ადრე თუ გვიან ორბიტას დატოვებს“, - განმარტავს უილმსი.

შეიძლება თუ არა სატელიტის ნამსხვრევები, რომლებიც ატმოსფეროში არ იწვა, დაეცეს რამეს - ან ვინმეს?

"როდესაც კოსმოსური ხომალდები ატმოსფეროში შედიან, ისინი ნადგურდებიან. ჩვენ გვაინტერესებს, რა არის მათი ფრაგმენტების გადარჩენის ალბათობა."

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეიძლება თუ არა დახარჯული თანამგზავრების ნამსხვრევები, რომლებიც არ დაიწვა ატმოსფეროში, დაეცეს დედამიწაზე რამეს - ან ვინმეს?

ბეტონის იატაკზე დამონტაჟებული ქარის გვირაბი, რომელიც ვილემსის ექსპერიმენტებისთვის იყო გამოყოფილი, ჰგავს უზარმაზარ, ნახევრად დაშლილ მტვერსასრუტს, რომელიც დაკავშირებულია ორთქლმავალთან.

მბზინავი დანადგარი დაფარულია მილებისა და ელექტრო სადენების ქსელით. როგორც წესი, ამ მილს იყენებენ ზებგერითი და ჰიპერბგერითი თვითმფრინავების მოდელების გასაბერად - მასში შექმნილი ჰაერის ნაკადის სიჩქარე შეიძლება 11-ჯერ აღემატებოდეს ხმის სიჩქარეს.

სულ უფრო მეტი თანამგზავრი ჩამოვარდება ციდან

თავად "მილი" არის სფერული ლითონის კამერა ორი მეტრის სიმაღლით, რომლის შიგნით არის სპეციალური დამჭერებით დამაგრებული გაწმენდის მოდელები.

მაგრამ ვილემსს არ სჭირდება დამჭერები - ის უბრალოდ აგდებს ობიექტებს მილში, რომლის მეშვეობითაც ჰაერი საპირისპირო მიმართულებით მიედინება დაახლოებით 3000 კმ/სთ სიჩქარით (რაც ორჯერ აღემატება ბგერის სიჩქარეს).

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებიგეტის სურათებისურათის წარწერა როგორც წესი, თანამგზავრები ნადგურდებიან ატმოსფეროში შესვლისას.

ამ გზით ხდება დედამიწის ატმოსფეროში დეორბიტული თანამგზავრის ფრენის სიმულაცია.

„ჩვენ ვათავსებთ ობიექტებს ჰაერის ნაკადში, რათა დავინახოთ, როგორ იქცევიან ისინი სიმულირებული თავისუფალ ვარდნაში“, - ამბობს უილმსი.

„თითოეული ექსპერიმენტის ხანგრძლივობა მხოლოდ 0,2 წამია, მაგრამ ეს საკმარისი დროა მრავალი სურათის გადასაღებად და საჭირო გაზომვისთვის“.

ექსპერიმენტების დროს მიღებული მონაცემები შეიტანება კომპიუტერულ მოდელებში, რისი წყალობითაც შესაძლებელი გახდება კოსმოსური ხომალდის ქცევის უფრო ზუსტად პროგნოზირება ორბიტის გასვლისას. ( ამ ვიდეოში DLRროზატის თანამგზავრის განადგურება დედამიწის ატმოსფეროში იყო სიმულირებული.)

ამჟამად დაახლოებით 500,000 ცალი ორბიტალური ნამსხვრევები ტრიალებს დედამიწის გარშემო, დაწყებული ლითონის მცირე ფრაგმენტებიდან დაწყებული ავტობუსების ზომის მთლიან კოსმოსურ ხომალდამდე, როგორიცაა ევროპის კოსმოსური სააგენტოს თანამგზავრი Envisat, რომელმაც მოულოდნელად შეწყვიტა ფუნქციონირება 2012 წლის აპრილში.

„საერთოდ, ნამსხვრევების რაოდენობა, რომელთა ტრაექტორიებსაც ჩვენ ვადევნებთ თვალყურს, იზრდება“, ამბობს ჰუ ლუისი, თვითმფრინავისა და რაკეტების მეცნიერების უფროსი ლექტორი ბრიტანეთის საუთჰემპტონის უნივერსიტეტში.

ორბიტალური ნამსხვრევების მოცულობის ზრდასთან ერთად გაიზრდება მოქმედ თანამგზავრებთან ან პილოტირებულ კოსმოსურ ხომალდებთან შეჯახების ალბათობაც.

ორბიტალური ნამსხვრევების პრობლემა დიდხანს დარჩება აქტუალური

უკვე, ამ მიზეზით, საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის ორბიტა პერიოდულად უნდა დარეგულირდეს.

„დახარჯული სატრანსპორტო საშუალებების ფრაგმენტები დეორბიტაციას განიცდის კოსმოსური ძიების დაწყებიდან,“ - თქვა ლუისმა, „როგორც წესი, დიდი ობიექტი ატმოსფეროში სამ-ოთხ დღეში ერთხელ შემოდის და ეს პრობლემა დიდხანს დარჩება აქტუალური.

მიუხედავად იმისა, რომ ატმოსფეროში თანამგზავრები განადგურებულია გადატვირთვისა და მაღალი ტემპერატურის გამო, ზოგიერთი დიდი ნამსხვრევები დედამიწაზე შედარებით ხელუხლებელი ეცემა.

„მაგალითად, საწვავის ავზები, - ამბობს ლუისი, - ზოგიერთ კოსმოსურ ხომალდს აქვს პატარა მანქანის ზომა.

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებიგეტის სურათებისურათის წარწერა დახარჯული თანამგზავრების უმეტესობა დეორბიტირებულია ისე, რომ ისინი იშლება ატმოსფეროში ოკეანის დაუსახლებელ ადგილებში.

მიუხედავად იმისა, რომ უილმსი არ აგდებს მანქანებს ქარის გვირაბში, მისი მიზანია დაინახოს, თუ როგორ იქცევიან დიდი ობიექტები განადგურების დროს და მათი ფრაგმენტებიდან თეორიულად რომელმა შეიძლება მიაღწიოს დედამიწის ზედაპირს.

„ერთი კომპონენტის ირგვლივ ნაკადი გავლენას ახდენს მეზობლების ირგვლივ ნაკადზე“, - განმარტავს ის. „დამოკიდებულია იმაზე, დაეცემა ისინი დედამიწაზე ინდივიდუალურად თუ ჯგუფურად, იცვლება ატმოსფეროში მათი სრული წვის ალბათობის ხარისხიც“.

მაგრამ თუ კოსმოსური ნამსხვრევები ასე ხშირად ტოვებენ ორბიტას, რატომ არ იშლება მისი ნამსხვრევები სახლების სახურავებზე და არ ეცემა ჩვენს თავზე?

უმეტეს შემთხვევაში, პასუხი არის ის, რომ დახარჯული თანამგზავრები მიზანმიმართულად დეორბიტირდება ნარჩენი საწვავის გამოყენებით.

ალბათობა იმისა, რომ სატელიტის ნაჭერი დაგეცემათ, ძალიან დაბალია

ამ შემთხვევაში, დაღმართის ტრაექტორიები გამოითვლება ისე, რომ თანამგზავრები იწვებიან ატმოსფეროში ოკეანეების დაუსახლებელ ადგილებში.

მაგრამ დაუგეგმავი დეორბიტები გაცილებით დიდ საფრთხეს წარმოადგენს.

ერთ-ერთი უახლესი ასეთი შემთხვევა იყო 2011 წელს ამერიკული კოსმოსური სააგენტოს NASA-ს ზედა ატმოსფეროს კვლევის თანამგზავრის (UARS) დაუგეგმავი დეორბიტი.

იმისდა მიუხედავად, რომ დედამიწის 70% დაფარულია ოკეანეებით და ხმელეთის დიდი ტერიტორიები ჯერ კიდევ იშვიათად არის დასახლებული, ალბათობა იმისა, რომ UARS-ის დაცემა დედამიწაზე განადგურებას გამოიწვევს, NASA-ს შეფასებით, 2500-დან 1 იყო, აღნიშნავს ლუისი.

„ეს ძალიან მაღალი პროცენტია - ჩვენ ვიწყებთ შეშფოთებას, როდესაც მოსახლეობისთვის შესაძლო რისკი 10000-დან 1-ია“, - ამბობს ის.

"ჩვენ არ ვსაუბრობთ იმაზე, რომ თანამგზავრის ნაწილი დაეცემა თქვენზე - ამის ალბათობა უმნიშვნელოა. ჩვენ ვგულისხმობთ ალბათობას, რომ ის ვინმეს დაეცემა პრინციპში."

იმის გათვალისწინებით, რომ მსოფლიოში ყოველწლიურად მილიონზე მეტი ადამიანი იღუპება ავტოსაგზაო შემთხვევის შედეგად, ორბიტალური ნამსხვრევების ნატეხის გამომწვევი დედამიწაზე მნიშვნელოვანი განადგურების ალბათობა ძალიან მცირეა.

რაც უფრო მეტი თანამგზავრი მოხვდება ორბიტაზე, მით მეტი მათგანი დატოვებს მას

და მაინც, ეს არ არის უგულებელყოფილი, რადგან ქვეყანა, რომელიც კოსმოსურ ხომალდს გაუშვებს, გაეროს შეთანხმებების შესაბამისად, ეკისრება იურიდიულ და ფინანსურ პასუხისმგებლობას ამგვარი ქმედებებით მიყენებულ ნებისმიერ ზარალზე.

ამ მიზეზით, კოსმოსური სააგენტოები ცდილობენ მინიმუმამდე დაიყვანონ ობიექტების ორბიტიდან ჩამოვარდნასთან დაკავშირებული რისკები.

DLR-ის ექსპერიმენტები მეცნიერებს დაეხმარება უკეთ გაიგონ და უფრო მჭიდროდ დააკვირდნენ კოსმოსური ნარჩენების ქცევას, მათ შორის დაუგეგმავი დეორბიტების დროს.

კოსმოსური გაშვებების ღირებულება თანდათან ეცემა და თანამგზავრები სულ უფრო და უფრო მინიატურული ხდებიან, ამიტომ მათი რიცხვი მხოლოდ გაიზრდება მომდევნო ათწლეულებში.

„კაცობრიობა სულ უფრო მეტად იყენებს კოსმოსს, მაგრამ ორბიტალური ნარჩენების პრობლემა სულ უფრო უარესდება, — ამბობს ლუისი. „რაც უფრო მეტი თანამგზავრი ორბიტაზე იქნება მოთავსებული, უფრო მეტი იქნება მისგან ამოღება."

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიუხედავად იმისა, რომ კოსმოსური ხომალდის ნამსხვრევებით დარტყმის ალბათობა რჩება უმნიშვნელო, უფრო და უფრო მეტი თანამგზავრი ჩამოვარდება ციდან.

დედამიწის დაბალ ორბიტაზე გაშვებული არცერთი ობიექტი სამუდამოდ იქ დარჩება.

ან რატომ არ ვარდება თანამგზავრები? თანამგზავრის ორბიტა არის დელიკატური ბალანსი ინერციასა და გრავიტაციას შორის. გრავიტაციის ძალა განუწყვეტლივ უბიძგებს თანამგზავრს დედამიწისკენ, ხოლო თანამგზავრის ინერცია ცდილობს მის მოძრაობას სწორი შეინარჩუნოს. გრავიტაცია რომ არ არსებობდეს, თანამგზავრის ინერცია მას დედამიწის ორბიტიდან პირდაპირ კოსმოსში გაუგზავნიდა. თუმცა, ორბიტის თითოეულ წერტილში, გრავიტაცია თანამგზავრს აკავშირებს.

ინერციასა და გრავიტაციას შორის ბალანსის მისაღწევად, თანამგზავრს უნდა ჰქონდეს მკაცრად განსაზღვრული სიჩქარე. თუ ის ძალიან სწრაფად დაფრინავს, ინერცია გადალახავს გრავიტაციას და თანამგზავრი ტოვებს ორბიტას. (ე.წ. მეორე გაქცევის სიჩქარის გამოთვლა, რომელიც საშუალებას აძლევს თანამგზავრს დატოვოს დედამიწის ორბიტა, მნიშვნელოვან როლს ასრულებს პლანეტათაშორისი კოსმოსური სადგურების გაშვებაში.) თუ თანამგზავრი ძალიან ნელა მოძრაობს, გრავიტაცია მოიგებს ინერციას და თანამგზავრი იმარჯვებს. დაეცემა დედამიწაზე. ეს არის ზუსტად ის, რაც მოხდა 1979 წელს, როდესაც ამერიკულმა ორბიტალურმა სადგურმა Skylab-მა დაიწყო კლება დედამიწის ატმოსფეროს ზედა ფენების მზარდი წინააღმდეგობის შედეგად. გრავიტაციის რკინის მჭიდში მოხვედრილი სადგური მალევე დაეცა დედამიწას.

სიჩქარე და მანძილი

იმის გამო, რომ დედამიწის გრავიტაცია სუსტდება მანძილის მატებასთან ერთად, თანამგზავრის ორბიტაზე შესანარჩუნებლად საჭირო სიჩქარე მერყეობს სიმაღლეზე. ინჟინრებს შეუძლიათ გამოთვალონ, რამდენად სწრაფად და რა სიმაღლეზე უნდა ბრუნავდეს თანამგზავრი. მაგალითად, გეოსტაციონარული თანამგზავრი, რომელიც ყოველთვის მდებარეობს დედამიწის ზედაპირის ერთი და იგივე წერტილის ზემოთ, უნდა გააკეთოს ერთი ორბიტა 24 საათში (რაც შეესაბამება დედამიწის ერთი ბრუნვის დროს მისი ღერძის გარშემო) 357 კილომეტრის სიმაღლეზე.

გრავიტაცია და ინერცია

თანამგზავრის დაბალანსება გრავიტაციასა და ინერციას შორის შეიძლება სიმულირებული იყოს მასზე დამაგრებულ თოკზე წონის ბრუნვით. დატვირთვის ინერცია მიდრეკილია აშოროს მას ბრუნვის ცენტრიდან, ხოლო თოკის დაძაბულობა, რომელიც მოქმედებს როგორც გრავიტაცია, ინარჩუნებს დატვირთვას წრიულ ორბიტაზე. თუ თოკი მოჭრილია, ტვირთი გაფრინდება სწორი გზის გასწვრივ მისი ორბიტის რადიუსზე პერპენდიკულარული.

მარტივი კითხვები. ენციკლოპედიის მსგავსი წიგნი ანტონეც ვლადიმერ ალექსანდროვიჩი

რატომ არ ვარდებიან თანამგზავრები დედამიწაზე?

ამ კითხვაზე პასუხს სკოლაში აძლევენ. ამავდროულად, ისინი, როგორც წესი, ასევე განმარტავენ, თუ როგორ ჩნდება უწონაობა. ეს ყველაფერი იმდენად შეუსაბამოა მიწიერი ცხოვრების გამოცდილებაზე დაფუძნებულ ინტუიციასთან, რომ ძნელი გასაგებია. და ამიტომ, როდესაც სასკოლო ცოდნა იშლება (არსებობს ასეთი პედაგოგიური ტერმინიც - "ნარჩენი ცოდნა"), ხალხს კვლავ უკვირს, რატომ არ ეცემა დედამიწაზე თანამგზავრები და ფრენის დროს კოსმოსური ხომალდის შიგნით უწონადობა წარმოიქმნება.

სხვათა შორის, თუ ჩვენ შევძლებთ ამ კითხვებზე პასუხის გაცემას, მაშინ ჩვენ თვითონ განვმარტავთ, რატომ არ ეცემა მთვარე დედამიწაზე და დედამიწა, თავის მხრივ, არ ეცემა მზეზე, თუმცა გრავიტაციული ძალა დედამიწაზე მოქმედი მზე უზარმაზარია - დაახლოებით 3.6 მილიარდი მილიარდი ტონა. სხვათა შორის, 75 კგ წონის ადამიანს მზე იზიდავს დაახლოებით 50 გ ძალით.

სხეულების მოძრაობა ძალიან მაღალი სიზუსტით ემორჩილება ნიუტონის კანონებს. ამ კანონების თანახმად, ორი ურთიერთმოქმედი სხეული, რომლებზეც არ ხდება რაიმე გარეგანი ძალის ზეგავლენა, შეიძლება დაისვენონ ერთმანეთთან შედარებით მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათი ურთიერთქმედების ძალები დაბალანსებულია. ჩვენ ვახერხებთ დედამიწის ზედაპირზე უმოძრაოდ დგომას, რადგან მიზიდულობის ძალა ზუსტად კომპენსირდება ჩვენი სხეულის ზედაპირზე დედამიწის ზედაპირის ზეწოლის ძალით. ამავდროულად, დედამიწა და ჩვენი სხეული დეფორმირებულია, რის გამოც სიმძიმეს ვგრძნობთ. თუ, მაგალითად, დავიწყებთ რაიმე სახის ტვირთის აწევას, მის წონას ვიგრძნობთ კუნთების დაძაბულობისა და სხეულის დეფორმაციის გზით, რომლის მეშვეობითაც დატვირთვა ეყრდნობა მიწას.

თუ არ არის ძალების ასეთი კომპენსაცია, სხეულები იწყებენ მოძრაობას ერთმანეთთან შედარებით. ამ მოძრაობას ყოველთვის აქვს ცვლადი სიჩქარე და შეიძლება შეიცვალოს სიჩქარის სიდიდეც და მიმართულებაც. ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ჩვენ დავაჩქარეთ რომელიღაც სხეულს და მივმართავთ მის მოძრაობას დედამიწის ზედაპირის პარალელურად. თუ საწყისი სიჩქარე იყო 7,9 კმ/წმ-ზე ნაკლები, ანუ ე.წ. პირველ კოსმოსურ სიჩქარეზე ნაკლები, მაშინ გრავიტაციის გავლენით სხეულის სიჩქარე დაიწყებს ცვლილებას როგორც სიდიდის, ისე მიმართულების მიხედვით და ის აუცილებლად დაეცემა Დედამიწა. თუ აჩქარების სიჩქარე იყო 11,2 კმ/წმ-ზე მეტი, ანუ მეორე კოსმოსური სიჩქარე, სხეული გაფრინდება და აღარასოდეს დაბრუნდება დედამიწაზე.

თუ სიჩქარე პირველზე მეტი იყო, მაგრამ მეორე კოსმიურ სიჩქარეზე ნაკლები, მაშინ როდესაც სხეული მოძრაობს, შეიცვლება მხოლოდ სიჩქარის მიმართულება, ხოლო სიდიდე მუდმივი დარჩება. როგორც გესმით, ეს შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ სხეული მოძრაობს დახურულ წრეში, რომლის დიამეტრი უფრო დიდია, რაც უფრო უახლოვდება სიჩქარე მეორე კოსმიურ სიჩქარეს. ეს ნიშნავს, რომ სხეული დედამიწის ხელოვნურ თანამგზავრად იქცა. გარკვეულ პირობებში, მოძრაობა მოხდება არა წრიული ბილიკის გასწვრივ, არამედ წაგრძელებული ელიფსური ბილიკის გასწვრივ.

თუ დედამიწის რეგიონში მყოფ სხეულს 42 კმ/წმ სიჩქარით დააჩქარებს დედამიწის მზესთან დამაკავშირებელი სეგმენტის პერპენდიკულარული მიმართულებით, ის სამუდამოდ დატოვებს მზის სისტემას. დედამიწის ორბიტალური სიჩქარე მხოლოდ 29 კმ/წმ-ია, ამიტომ, საბედნიეროდ, ის ვერც მზეს აფრინდება და ვერც დაეცემა და სამუდამოდ მის თანამგზავრად დარჩება.

ეს ტექსტი შესავალი ფრაგმენტია.