И все пак тя се върти (видео)

В случая няма да говорим за Земята, въпреки заглавието – една фраза, приписвана на Галилей. Всъщност въртенето на Земята всъщност играе съществена роля в случая. Става въпрос обаче за нещо далеч по-ново от Галилеевото време. Космическата совалка. Добре помним тези кадри от съвсем близкото минало:

Предполагам, доста от по-любознателните зрители са се чудели, когато настъпи моментът (1:50-а минута във видеото), когато совалката се завърта на 90 градуса около оста си, защо е необходима тази маневра.

Първо, да видим, защо трябва совалката да лети с „главата надолу“. Причините ясни – аеродинамика. От безброй изчисления и практически опит се знае, че най-изгодният и икономичен начин, да бъде изведен един апарат в Космоса е, да излети вертикално и когато набере скорост да се наклони на изток, по посока на въртенето на Земята. Тогава се използва и скоростта на земното въртене за допълнително ускоряване. Знаем, че совалката освен космически кораб е и самолет. Има си крила. И ако при това наклоняване на изток продължи да лети в позицията, в която е стартирала – с едното крило към небето, а другото – към земята напреженията върху двете крила ще са различни, съпротивлението на въздуха върху тях също. Губи се и подкарващият вихър, да не говорим, че при високите свръхзукови скорости напреженията върху ръбовете на крилата и триенето с въздуха ще доведат до повреди. А защо с главата надолу, а не с „корема“ - защото на „корема“ на совалката е закрепен водородният резервоар, който е много по-дълъг от нея и пречи на астронавтите да виждат хоризонта и земята, която им служи за ориентир. Въпреки автоматичните системи за управление пилотите на совалката са разчитали и на визуална ориентация. Друга, още по-важна причина е, че резервоарът екранира радиовръзката с наземния контрол. Така че акробатичната позиция, в която бяха принудени да излитат екипажите на Космическите совалки бе предопределена от конструкцията на апарата.

Естествено, веднага възниква въпросът, защо още при стартирането корабът не е ориентиран с гръб на изток, за да не се налага да се върти на 90 градуса, а само да се наклони.[1]

Отговорът е тривиален – както се казва, „по исторически причини“. [2]

Стартовите площадки, както и сградата, в която се сглобяват космическите кораби са наследство от ерата на Аполо.

Всички съоръжения, както и влекачът, с който са придвижвани совалките до стартовата площадка, са от време Аполово.

Всъщност, построени са два такива влекача, през 1965-а година, специално за ракетата Сатурн V, които през 2003-а година са ремонтирани и обновени [3].

Така че, програмата Space Shuttle наследява съоръжения, които затрудняват изстрелването в най-удобната позиция. Вместо да се преправят скъпите и сложни съоръжения, най-лесно се оказало да се направи завъртане на 90 градуса след излитането.

Така, изяснихме нещата около совалката. Виновни за затрудненията ѝ при стартиране се оказват Аполо и Сатурн V.

Обаче, оказва се, работата е по-сложна. Вярно, че по времето на мисиите до Луната, в България нямахме много достъп до информация за полетите, обаче в наше време има доста видеоматериали от онова време. Например на това видео:

след втората минута се вижда, ако се загледа човек, как ракетата се завърта преди да се наклони. Странно, нали ракетите, за разлика от совалките са симетрични. А и ако е трябвало да бъде завъртяна, защо са направили съоръженията така, че да трябва да се върти, а не да си тръгне както трябва?

Като се поразрови човек открива, че и за Аполо има “roll and pitch program”. [4] Причината за това е, че Аполо не излиза само в околоземна орбита, а трябва да продължи към Луната. Обаче знаем, че земната ос е наклонена спрямо Еклиптиката на около 23 градуса – причината, да има сезони. За да е по-трудна задачата, лунната орбита не е коаксиална на Екватора, по-близка е до Еклиптиката, но е с различен ъгъл, в зависимост в коя точка от орбитата си се намира Луната. Така че, в зависимост от датата на старта и мястото на кацане на Луната се изчислява така нареченият стартов азимут, спрямо основното направление на старта. За това, при всеки старт, ракетата е ориентирана по основно направление. След излитането се завърта, съгласно азимута, който трябва да заеме и след това се накланя. При това завъртане, позицията на астронавтите остава същата, спрямо траекторията, като по този начин управлението и ориентацията са по-лесни. В противен случай, ако ракетата просто се наклони в желаната посока, астронавтите при всеки полет ще са с различн ориентация спрямо траекторията и земната повърхност и управлението би станало извънредно трудно.

Завъртане при излитането правят и други ракети, когато трябва да заемат сложна орбита, въпреки, че са с автоматично управление точно за да се запази ориентацията спрямо траекторията и земята.