Kosmik gəmilərin uçuşları böyük enerji sərfiyyatı tələb edir. Məsələn, buraxılış meydançasında dayanan və buraxılmağa hazır olan “Soyuz” daşıyıcı raketinin çəkisi 307 tondur ki, bunun da 270 tondan çoxu yanacaq, yəni aslan payıdır. Kosmosda hərəkətə çılğın miqdarda enerji sərf etmək zərurəti əsasən Günəş sisteminin uzaq ərazilərinin mənimsənilməsinin çətinlikləri ilə bağlıdır.
Təəssüf ki, bu istiqamətdə texniki sıçrayış hələ gözlənilmir. Yanacaq kütləsi kosmik missiyaların planlaşdırılmasında əsas amillərdən biri olaraq qalır və mühəndislər cihazın işini uzatmaq üçün yanacağa qənaət etmək üçün hər fürsətdən istifadə edirlər. Qravitasiya manevrləri pula qənaət etməyin bir yoludur.
Kosmosda necə uçmaq olar və cazibə nədir
Cihazın vakuumda (nə pervane, nə təkərlər, nə də başqa hər hansı bir şeylə itələmək mümkün olmayan mühitdə) hərəkət prinsipi Yerdə hazırlanmış bütün növ raket mühərrikləri üçün eynidir. Bu reaktiv zərbədir. Cazibə qüvvəsi reaktiv mühərrikin gücünə qarşı çıxır. Fizika qanunlarına qarşı bu döyüşdə qalib gəldi1957-ci ildə sovet alimləri. Tarixdə ilk dəfə olaraq ilk kosmik sürəti (təxminən 8 km/s) əldə edən insan əli ilə hazırlanmış aparat Yer planetinin süni peyki oldu.
Çəkisi 80 kq-dan bir qədər çox olan cihazı aşağı Yer orbitinə çıxarmaq üçün təxminən 170 ton dəmir, elektronika, təmizlənmiş kerosin və maye oksigen lazım idi.
Kainatın bütün qanunları və prinsipləri arasında cazibə, bəlkə də, əsas olanlardan biridir. O, elementar hissəciklərin, atomların, molekulların düzülüşündən başlayaraq qalaktikaların hərəkətinə qədər hər şeyi idarə edir. Bu həm də kosmosun tədqiqinə maneədir.
Yalnız yanacaq deyil
İlk süni Yer peyki buraxılmazdan əvvəl də alimlər aydın başa düşürdülər ki, təkcə raketlərin ölçülərini və onların mühərriklərinin gücünü artırmaq deyil, uğurun açarı ola bilər. Tədqiqatçıları belə fəndləri axtarmağa vadar edib ki, yer atmosferindən kənarda uçuşların nə qədər yanacaq sərf etdiyini göstərən hesablamaların və praktiki sınaqların nəticələri olub. Sovet dizaynerləri üçün ilk belə qərar kosmodromun tikintisi üçün yerin seçilməsi oldu.
Gəlin izah edək. Yerin süni peyki olmaq üçün raket 8 km/s sürətlənməlidir. Lakin planetimizin özü daim hərəkətdədir. Ekvatorda yerləşən istənilən nöqtə saniyədə 460 metrdən çox sürətlə fırlanır. Beləliklə, sıfır paralel zonasında havasız kosmosa atılan bir raket özlüyündə olacaqsaniyədə yarım kilometr pulsuzdur.
Ona görə də SSRİ-nin geniş ərazilərində cənuba doğru bir yer seçildi (Baykonurda gündəlik fırlanma sürəti təxminən 280 m/s-dir). 1964-cü ildə buraxılış vasitəsinə cazibə qüvvəsinin təsirini az altmağa yönəlmiş daha iddialı bir layihə ortaya çıxdı. Bu, italyanlar tərəfindən iki qazma platformasından yığılmış və ekvatorda yerləşən ilk "San Marko" dəniz kosmodromu idi. Daha sonra bu prinsip kommersiya peyklərini bu günə qədər uğurla orbitə çıxaran beynəlxalq Dənizə Launch layihəsinin əsasını təşkil etdi.
Birinci kim oldu
Bəs dərin kosmos missiyaları? SSRİ alimləri uçuş yolunu dəyişdirmək üçün kosmik cisimlərin cazibə qüvvəsindən istifadə etməkdə qabaqcıl olmuşlar. Təbii peykimizin arxa tərəfi, bildiyiniz kimi, ilk dəfə Sovet Luna-1 aparatı tərəfindən çəkilmişdir. Ayın ətrafında uçduqdan sonra cihazın Şimal yarımkürəsi tərəfindən ona çevrilməsi üçün Yerə qayıtmağa vaxt tapması vacib idi. Axı məlumatı (qəbul edilən fotoşəkilləri) insanlara ötürmək lazım idi və izləmə stansiyaları, radio antena qabları məhz şimal yarımkürəsində yerləşirdi.
Amerika alimləri kosmik gəminin trayektoriyasını dəyişdirmək üçün qravitasiya manevrlərindən heç də az müvəffəqiyyətlə istifadə etməyi bacardılar. Planetlərarası avtomatik kosmik gəmi "Mariner 10" Venera yaxınlığında uçduqdan sonra daha aşağı dairəvi günəş orbitinə çıxmaq üçün sürəti az altmalı oldu. Merkuri kəşf edin. Bu manevr üçün mühərriklərin reaktiv qüvvəsindən istifadə etmək əvəzinə, Veneranın cazibə sahəsi avtomobilin sürətini yavaşlatdı.
Necə işləyir
İsaak Nyuton tərəfindən kəşf edilmiş və eksperimental olaraq təsdiqlənmiş ümumdünya cazibə qanununa görə, kütləsi olan bütün cisimlər bir-birini çəkir. Bu cazibənin gücü asanlıqla ölçülür və hesablanır. Bu həm hər iki cismin kütləsindən, həm də aralarındakı məsafədən asılıdır. Nə qədər yaxın olsa, bir o qədər güclü. Üstəlik, cisimlər bir-birinə yaxınlaşdıqca cazibə qüvvəsi eksponent olaraq artır.
Şəkil böyük kosmik cismin (bəzi planetin) yaxınlığında uçan kosmik gəmilərin trayektoriyasını necə dəyişdiyini göstərir. Üstəlik, kütləvi obyektdən ən uzağa uçan 1 nömrəli cihazın hərəkət kursu çox az dəyişir. 6 nömrəli cihaz haqqında nə demək olmaz. Planetoid öz uçuş istiqamətini kəskin şəkildə dəyişir.
Qravitasiya sapandı nədir. Necə işləyir
Qravitasiya manevrlərindən istifadə təkcə kosmik gəminin istiqamətini dəyişməyə deyil, həm də sürətini tənzimləməyə imkan verir.
Şəkil kosmik gəminin trayektoriyasını göstərir və adətən onu sürətləndirmək üçün istifadə olunur. Belə bir manevrin işləmə prinsipi sadədir: trayektoriyanın qırmızı rənglə vurğulanan hissəsində cihaz sanki ondan qaçan planeti yetişdirir. Çox daha böyük bir cisim, cazibə qüvvəsi ilə daha kiçik bir cismi çəkir və onu dağıtır.
Yeri gəlmişkən, təkcə kosmik gəmilər bu yolla sürətləndirilmir. Məlumdur ki, ulduzlara bağlı olmayan göy cisimləri qalaktikada qüdrətlə və əsasla dolaşır. Bunlar həm nisbətən kiçik asteroidlər (yeri gəlmişkən, onlardan biri indi Günəş sistemini ziyarət edir), həm də layiqli ölçülü planetoidlər ola bilər. Astronomlar hesab edirlər ki, qravitasiya sapandının, yəni daha böyük kosmik cismin təsirindən daha az kütləli cisimləri sistemlərindən kənara atır və onları boş kosmosun buzlu soyuğunda əbədi gəzməyə məhkum edir.
Necə yavaşlatmaq olar
Lakin kosmik gəmilərin qravitasiya manevrlərindən istifadə etməklə siz nəinki sürətləndirə, həm də onların hərəkətini yavaşlata bilərsiniz. Belə əyləcin sxemi şəkildə göstərilmişdir.
Trayektoriyanın qırmızı rənglə vurğulanan hissəsində planetin cazibəsi qravitasiya sapandlı variantdan fərqli olaraq cihazın hərəkətini ləngidir. Axı, ağırlıq vektoru və gəminin uçuş istiqaməti əksdir.
Nə vaxt istifadə olunur? Əsasən tədqiq olunan planetlərin orbitlərinə avtomatik planetlərarası stansiyaların buraxılması, eləcə də günəşə yaxın regionların tədqiqi üçün. Məsələ burasındadır ki, Günəşə və ya məsələn, ulduza ən yaxın olan Merkuri planetinə doğru hərəkət edərkən hər hansı bir cihaz əyləc üçün tədbirlər görməsəniz, istər-istəməz sürətlənir. Ulduzun inanılmaz kütləsi və böyük cazibə qüvvəsi var. Həddindən artıq sürət qazanmış kosmik gəmi Günəş ailəsinin ən kiçik planeti olan Merkurinin orbitinə daxil ola bilməyəcək. Gəmi sadəcə keçəcəktərəfindən, balaca Merkuri onu kifayət qədər güclü çəkə bilmir. Əyləc üçün mühərriklər istifadə edilə bilər. Lakin Günəşə qravitasiya trayektoriyası, deyək ki, Ayda, sonra isə Venerada, raket hərəkətindən istifadəni minimuma endirəcək. Bu o deməkdir ki, daha az yanacağa ehtiyac olacaq və sərbəst çəki əlavə tədqiqat avadanlığının yerləşdirilməsi üçün istifadə edilə bilər.
İynənin gözünə girin
Erkən qravitasiya manevrləri cəsarətlə və tərəddüdlə aparılsa da, son planetlərarası kosmik missiyaların marşrutları demək olar ki, həmişə qravitasiya tənzimləmələri ilə planlaşdırılır. Məsələ burasındadır ki, indi astrofiziklər kompüter texnologiyasının inkişafı, eləcə də Günəş sisteminin cisimləri, ilk növbədə onların kütləsi və sıxlığı haqqında ən dəqiq məlumatların mövcudluğu sayəsində daha dəqiq hesablamalara sahibdirlər. Və cazibə manevrini son dərəcə dəqiq hesablamaq lazımdır.
Beləliklə, planetdən lazım olandan daha uzağa trayektoriya çəkmək, bahalı avadanlıqların heç planlaşdırıldığı yerdə uçmayacağı ilə doludur. Kütlənin düzgün qiymətləndirilməməsi hətta gəminin səthlə toqquşmasını təhlükə altına qoya bilər.
manevrlərdə çempion
Bu, əlbəttə ki, Voyacer missiyasının ikinci kosmik gəmisi sayıla bilər. 1977-ci ildə bazara çıxarılan cihaz hazırda öz ulduz sistemindən ayrılaraq naməlumluğa doğru gedir.
İşlədiyi müddətdə aparat Saturn, Yupiter, Uran və Neptunu ziyarət etdi. Uçuş boyu Günəşin cazibəsi ona təsir etdi, gəmi tədricən oradan uzaqlaşdı. Ancaq yaxşı hesablanmış qravitasiya sayəsindəmanevrlər, planetlərin hər biri üçün sürəti azalmadı, əksinə artdı. Tədqiq olunan hər bir planet üçün marşrut qravitasiya sapandının prinsipi əsasında qurulmuşdur. Qravitasiya korreksiyası tətbiq edilməsəydi, Voyacer onu bu günə qədər göndərə bilməzdi.
Voyaqerlərdən başqa Rosetta və ya Yeni Üfüqlər kimi məşhur missiyaları işə salmaq üçün cazibə manevrlərindən istifadə edilib. Beləliklə, Rosetta Çuryumov-Gerasimenko kometinin axtarışına çıxmazdan əvvəl Yer və Mars yaxınlığında 4 sürətləndirici qravitasiya manevri etdi.
