Где находятся окна в космос?

Полёты в космос – дело весьма трудоёмкое. Разумеется, дело и в стоимости разработки, постройки и отладки всех систем работы ракеты, а также меры их безопасности. Персонал, оборудование, сроки – вещи, делающие процесс полёта на орбиту очень и очень непростым занятием, но, помимо достаточно понятных даже для неподкованного в тематике человека сложностей, бывают и неочевидные трудности достижения космоса.

Если быть точнее, то мы не можем взять и сразу полететь, например, к МКС, или построить и сразу же запустить ракету к Марсу, Юпитеру, или полететь изучать какой-нибудь интересный астероид – всё дело в стартовых окнах. 

Из-за особенностей орбитальной механики всё во Вселенной находится в движении. Даже сейчас, находясь дома, каждый из нас находится в движении. Земля крутится вокруг своей оси со скоростью 1600 км/ч. Наша планета движется вокруг Солнца уже со скоростью 30 км/с, а Солнечная система обращается вокруг центра Млечного Пути уже со скоростью 230 км/с. 

Всё устроено так, что всё во Вселенной движется со своей скоростью, и если мы хотим долететь до какого-то объекта, нам нужно дать необходимый импульс в нужный момент. Очень показательна ситуация с запусками на Красную планету. Окна запуска межпланетных станций к Марсу длятся по 5 минут – 2 часа в течение нескольких дней (меньше месяца) и повторяются примерно через 780 суток, последний раз это случалось в июле 2020 года. Для запуска ракет к МКС есть буквально несколько секунд стартового окна, пропустив которые придётся ждать следующего. Всё это, очевидно, накладывает свои ограничения и трудности, но в целом такие стартовые окна несложным образом просчитываются, так как, зная траекторию полёта объекта, мы можем узнать, где он окажется позже.

Ещё одна неочевидная проблема запусков ракет – расположение космодромов. Наша планета – шар, вращающийся вокруг своей оси с упомянутой выше скоростью 1600 км/ч, или примерно 500 м/с. За счёт центробежной силы скорость вращения планеты на экваторе выше, чем на полюсах. А я напомню: чтобы выйти на орбиту Земли, нужно набрать первую космическую скорость (7,9 км/с), и благодаря вращению планеты мы можем получить «бесплатных» 0,5 км/с, чем, в свою очередь, и пользуются все, кто запускает аппараты на орбиту. И эта немаленькая экономия действительно упрощает жизнь инженерам: можно делать или ракету немного меньше, или запустить её за счёт сэкономленного топлива дальше.
Именно из-за этой «бесплатной» скорости большая часть всех запусков осуществляется в восточном направлении, а также все компании стараются строить свои пусковые площадки, космодромы ближе к экватору планеты.

Особенно большие трудности возникают, когда стартовые окна могут не повторяться несколько лет.

Если обратиться к истории, то почти 45 лет назад были запущены два аппарата серии «Вояджер» к планетам-гигантам, а также ледяным гигантам, находящимся в дальней области Солнечной системы. Было просчитано, что именно в 1978 году появляется стартовое окно, позволяющее посетить все четыре дальние планеты Солнечной системы, а следующая такая возможность появилась бы только через 175 лет. Разумеется, инженеры и учёные бросили все силы, чтобы успеть разработать и запустить аппараты в назначенный срок – и у них получилось. Оба вояджера давно улетели из Солнечной системы и на данный момент являются самыми далёкими рукотворными аппаратами и даже спустя 45 лет функционируют, хотя и не сполна.

Пока человечество ограничено топливом и скоростями, позволяющими достигать орбиты нашей планеты и перемещаться в космическом пространстве, оно будет вынуждено идти на компромисс с физикой космических перелётов. Технологии не стоят на месте, и, скорее всего, в будущем мы станем менее зависимы от подобных издержек полётов в космос.

Источники: wikipedia.org
 

Глеб Саломатов