Jaka jest wysokość orbity ISS od Ziemi?

ISS, czyli międzynarodowa stacja kosmiczna, to załogowy statek kosmiczny orbitalny, który służy jako wielofunkcyjne centrum badawcze. Stacja składa się z czternastu modułów działających w różnych latach. Każdy z nich pełni określoną funkcję: sypialnie, laboratoria, pomieszczenia do przechowywania, siłownie. Wysokość orbity ISS stale się zmienia, średnio wynosi 380 km. Prace stacji zapewniają panele słoneczne umieszczone na obudowie.

Moduły MKS zostały zbudowane na Ziemi. Następnie każdy z nich został wystrzelony w kosmos. Astronauci zgromadzili stację w zerowej grawitacji. Obecnie masa ISS przekracza czterysta ton. Wewnątrz modułów znajdują się wąskie korytarze, wzdłuż których poruszają się astronauci.

Elementy obliczeń

Podczas opracowywania szczególnie uważano wysokość orbity ISS. Aby zapobiec upadkowi urządzenia na Ziemię i lataniu w kosmos, naukowcy musieli wziąć pod uwagę wiele czynników do obliczenia trajektorii lotu: ciężar samej stacji, prędkość ruchu, możliwość dokowania statków z ładunkiem.

Stacja orbita

Międzynarodowy statek kosmiczny lata na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jest bardzo niska atmosfera a gęstość cząstek jest niezwykle mała. Prawidłowo obliczona wysokość orbity ISS jest głównym warunkiem udanego lotu z miejsca. Zapobiega to negatywnemu wpływowi atmosfery ziemskiej, zwłaszcza jej gęstych warstw. Po przeprowadzeniu różnych eksperymentów i wykonaniu wszystkich niezbędnych obliczeń analitycznych naukowcy doszli do wniosku, że najlepiej jest uruchomić urządzenie w strefie termosfery. Jest wystarczająco przestronny, aby zapewnić bezpieczne istnienie ISS. Termosfera zaczyna się około 85 km od powierzchni Ziemi i rozciąga się na 800 km.

Funkcje obliczania orbity

W tej pracy zaangażowani byli naukowcy o różnych profilach - matematycy, fizycy, astronomowie. Podczas obliczania wysokości orbity ISS uwzględniono następujące czynniki:

1. Promieniowanie. Jak wiadomo, Słońce wyrzuca ogromne ilości radioaktywnych cząstek w kosmos. Tylko niewielka ich część dociera do Ziemian, ponieważ planeta ma warstwę ochronną atmosfery. Na wysokości powyżej pięciuset kilometrów poziom radioaktywności staje się niebezpieczny dla zdrowia. Zgodnie z przepisami astronauta może otrzymać nie więcej niż jednego Sievert podczas całego lotu.
2. Wysyłka dostawy. Statki, które dostarczają ładunki do ISS, mogą wznieść się na wysokość 460 kilometrów. Należą do nich rosyjskie pojazdy "Sojuz" i "Postęp". Amerykańskie wahadłowce kosmiczne nie mogą osiągnąć nawet 390 kilometrów, więc przestały z nich korzystać. Umożliwiło to podniesienie wysokości orbity ISS w celu zmniejszenia wpływu atmosfery ziemskiej na nią.
3. Oszczędności. Obliczenia uwzględniają parametry ekonomiczne. Im wyższa jest orbita stacji, tym więcej paliwa potrzeba, by do niej dotrzeć. Ponieważ statki towarowe nie mogą wznosić się wysoko z dużą ilością ładunku, musiałyby być transportowane mniejsze ilości. W konsekwencji zwiększyłaby się częstotliwość lotów do stacji, co jest bardzo kosztowne.
4. Rozwiązanie problemów naukowych. Dla różnych eksperymentów naukowych wystarczająca jest wysokość orbity ISS ponad Ziemią.
5. Kosmiczne śmieci. Kosmiczne śmieci (fragmenty niechcianych stacji, które zdecydowały się zniszczyć w kosmosie, etapy i moduły końca życia) stanowią poważne zagrożenie dla stacji. Może łatwo uszkodzić tapicerkę. Z tego powodu wybraliśmy wysokość, na jaką leci minimalna ilość śmieci.
   

Uruchomienie i lot

Ustalając, na jakiej wysokości powinna znajdować się orbita ISS, uwzględniono jej nachylenie i punkt startu. Najbardziej idealną opcją (z ekonomicznego punktu widzenia) jest wypuszczenie statku z równika zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Wynika to z dodatkowych wskaźników prędkości obrotowej planety.

Kolejna korzystna opcja - uruchomienie przy nachyleniu równym szerokości geograficznej. Ten rodzaj lotu wymaga minimum paliwa do wykonywania manewrów.

Wybierając miejsce startu dla stacji, społeczność międzynarodowa zatrzymała się na Bajkonurze. Znajduje się na szerokości 46 stopni, a kąt orbity stacji wynosi 51,66 stopnia. Gdyby przeleciał on na tej samej szerokości geograficznej co Bajkonur, wówczas etapy wystrzeliwanych rakiet spadałyby na Chiny lub na terytorium Mongolii. Z tego względu wybrano inną szerokość geograficzną, która obejmuje większość krajów uczestniczących w projekcie.

Masa stacji

Przy określaniu orbity ważnego składnika była waga statku. Wysokość orbity ISS i prędkość ruchu są bezpośrednio zależne od jej masy. Jednak wskaźnik ten zmienia się okresowo w związku z aktualizacjami, dodatkami do nowych modułów, wizytami pojazdów ze statkami towarowymi. Z tego powodu naukowcy zaprojektowali stację i obliczyli jej orbitę z możliwością dostosowania zarówno wysokości lotu, jak i kierunku. Uwzględnia to możliwość zwojów i realizacji różnych manewrów.

Korekta orbit

Kilka razy w roku naukowcy przeprowadzają korekty orbity. Zazwyczaj robi się to w celu stworzenia warunków balistycznych podczas dokowania statków towarowych. W wyniku dokowania zmienia się masa stacji, a także prędkość zmienia się z powodu powstałego tarcia. W rezultacie centrum sterowania lotem jest zmuszone dostosować nie tylko orbitę, ale także prędkość ruchu, a także wysokość. Zmiany zachodzą za pośrednictwem głównego silnika modułu podstawowego. W odpowiednim momencie włączają się, a stacja zwiększa wysokość i prędkość lotu.

Możliwość manewrowania

Podczas obliczania wysokości orbity ISS w km od Ziemi uwzględniono możliwe spotkania z resztkami komiksowymi. Przy kosmicznych prędkościach nawet mały fragment może doprowadzić do tragedii.

Na stacji znajdują się specjalne tarcze do ochrony, ale to nie zmniejszyło potrzeby obliczania orbity, na której stacja rzadko spotyka się z gruzem. Do tego powstał korytarz. Jest dwa kilometry nad trajektorią samej stacji, a dwie mniej. Z Ziemi wykonywane jest stałe monitorowanie strefy: centrum kontroli misji zapewnia, że ​​kosmiczne śmieci nie wchodzą do korytarza. Czystość strefy jest obliczana z góry. Amerykanie stale monitorują ruch śmieci, widzą, że nie koliduje on ze stacją. W przypadku nawet najmniejszego prawdopodobieństwa zdarzenia, jest to zgłaszane z wyprzedzeniem NASA, do kierownictwa ISS. Po otrzymaniu informacji o możliwej kolizji Amerykanie przekazują je rosyjskiemu Centrum Kontroli Misyjnej. Jego balistyka przygotowuje możliwy plan manewru, aby uniknąć kolizji. Oblicza bardzo dokładnie wszystkie działania i współrzędne. Po opracowaniu planu trajektoria lotu jest ponownie sprawdzana i oceniana jest możliwość kolizji. Jeśli wszystkie obliczenia zostaną wykonane prawidłowo, statek zmienia kurs. Korekta prędkości i wysokości odbywa się z Ziemi bez udziału astronautów.

Jeśli kosmiczne śmieci zostaną wykryte późno (przez 28 godzin lub mniej), nie ma czasu na obliczenia. Wówczas ISS pozostawi kolizję zgodnie ze standardowym manewrem dla wejścia na nową orbitę przygotowaną wcześniej. Jeśli ta opcja okaże się niemożliwa, statek wejdzie w kolejną "niebezpieczną" trajektorię. W takich przypadkach wszyscy pracownicy stacji są umieszczani w module ratunkowym i czekają na kolizję. Jeśli tak się nie stanie, astronauci wracają do swoich obowiązków. Jeśli dojdzie do kolizji, statek ratunkowy Soyuz odda i zwróci astronautów na Ziemię. W całej historii ISS były trzy przypadki, kiedy zespół czekał na ewentualny incydent, ale wszystkie zakończyły się pomyślnie.

Prędkość lotu

Jak wiadomo, wysokość orbity ISS w km wynosi około 380-440 wskazanych jednostek, a prędkość kosmiczna wynosi 27 tysięcy kilometrów na godzinę. Przy tej prędkości urządzenie leci dookoła Ziemi w ciągu zaledwie półtorej godziny, a za dzień udaje mu się zrobić szesnaście okrążeń.

Grawitacja

Jest to siła bardzo trudna do przezwyciężenia. Gravity działa również na ISS. Jest znacznie mniejsza niż na powierzchni Ziemi i wynosi 90%. Aby uniknąć upadku na planetę, statek porusza się stycznie z ogromną prędkością - osiem kilometrów na sekundę. Jeśli spojrzysz na nocne niebo, zobaczysz przelatujący ISS, a za 90 minut znów pojawi się na niebie. Przez te półtorej godziny statek leci na całej planecie.

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna to bardzo drogi projekt, w którym bierze udział wiele krajów świata. Jego koszt to ponad sto pięćdziesiąt miliardów dolarów. Na statku kosmicznym żyją kosmonauci i naukowcy. Przeprowadzają różnorodne eksperymenty i badania. Każda osoba odgrywa ważną rolę na stacji i jest cenna dla swojego stanu. Aby ratować ludzi i stację, centra kontroli stale monitorują tor lotu, wykonują wszystkie niezbędne obliczenia orbity i prędkość statku, obliczają możliwe manewry. Takie obliczenia pomagają szybko reagować na pojawianie się komicznych śmieci i innych nieprzewidzianych sytuacji.