مدار و سرعت ISS. ایستگاه فضایی بین المللی در چه ارتفاعی پرواز می کند؟ مدار و سرعت ISS چرا ایستگاه فضایی بین المللی به زمین نمی افتد

همانطور که می‌دانید، ماهواره‌های زمین‌ایستا بی‌حرکت بالای زمین در همان نقطه آویزان هستند. چرا نمی افتند؟ در آن ارتفاع نیروی جاذبه وجود ندارد؟

پاسخ

ماهواره زمین مصنوعی زمین ثابت دستگاهی است که به دور سیاره در جهت شرقی (در همان جهتی که خود زمین می‌چرخد)، در یک مدار استوایی دایره‌ای با دوره‌ای چرخش برابر با دوره چرخش خود زمین حرکت می‌کند.

بنابراین، اگر از زمین به یک ماهواره زمین ثابت نگاه کنیم، آن را بدون حرکت در همان مکان آویزان خواهیم دید. به دلیل این عدم تحرک و ارتفاع زیاد در حدود 36000 کیلومتر که تقریباً نیمی از سطح زمین از آن قابل مشاهده است، ماهواره های رله برای تلویزیون، رادیو و ارتباطات در مدار زمین ثابت قرار می گیرند.

از این واقعیت که یک ماهواره زمین ایستا به طور مداوم بر روی یک نقطه از سطح زمین آویزان می شود، برخی به این نتیجه نادرست می رسند که ماهواره زمین ایستا تحت تأثیر نیروی گرانش به سمت زمین قرار نمی گیرد، که نیروی گرانش در فاصله معینی از زمین ناپدید می شود. زمین، یعنی همان نیوتن را رد می کنند. مسلما این درست نیست. پرتاب ماهواره ها به مدار زمین ثابت دقیقاً بر اساس قانون گرانش جهانی نیوتن محاسبه می شود.

ماهواره‌های زمین‌ایستا مانند همه ماهواره‌های دیگر در واقع به زمین می‌افتند، اما به سطح آن نمی‌رسند. آنها توسط یک نیروی جاذبه به زمین (نیروی گرانشی) که به سمت مرکز آن هدایت می شود، وارد عمل می شوند و در جهت مخالف، یک نیروی گریز از مرکز (نیروی اینرسی) که زمین را دفع می کند روی ماهواره عمل می کند که یکدیگر را متعادل می کنند - ماهواره از زمین دور نمی‌شود و دقیقاً مانند سطلی که روی طناب چرخیده در مدارش می‌ماند، روی آن نمی‌افتد.

اگر ماهواره اصلاً حرکت نمی کرد، تحت تأثیر گرانش به سمت آن به زمین می افتاد، اما ماهواره ها از جمله زمین ایستا (زمین ایستا - با سرعت زاویه ای برابر با سرعت زاویه ای چرخش زمین، یعنی یک دور حرکت می کنند. در روز، و ماهواره‌هایی که در مدارهای پایین‌تر قرار دارند، سرعت زاویه‌ای بالاتری دارند، یعنی می‌توانند چندین دور زمین را در روز بچرخانند. سرعت خطی ارائه شده به ماهواره موازی با سطح زمین در هنگام قرار دادن مستقیم در مدار نسبتاً زیاد است (در مدار پایین زمین - 8 کیلومتر در ثانیه، در مدار زمین ثابت - 3 کیلومتر در ثانیه). اگر زمین وجود نداشت، ماهواره با چنین سرعتی در یک خط مستقیم پرواز می کرد، اما وجود زمین، ماهواره را مجبور می کند تحت تأثیر گرانش بر روی آن بیفتد و مسیر را به سمت زمین خم کند، اما سطح زمین زمین مسطح نیست، خمیده است. تا جایی که ماهواره به سطح زمین نزدیک می شود، سطح زمین از زیر ماهواره دور می شود و بنابراین، ماهواره دائماً در همان ارتفاع قرار می گیرد و در امتداد یک مسیر بسته حرکت می کند. ماهواره همیشه سقوط می کند، اما نمی تواند سقوط کند.

بنابراین، تمام ماهواره های زمین مصنوعی به زمین سقوط می کنند، اما در طول یک مسیر بسته. ماهواره ها مانند همه اجسام در حال سقوط در حالت بی وزنی هستند (اگر آسانسور در یک آسمان خراش خراب شود و آزادانه شروع به سقوط کند، افراد داخل نیز در حالت بی وزنی قرار می گیرند). فضانوردان داخل ایستگاه فضایی بین‌المللی در بی‌وزنی هستند نه به این دلیل که نیروی گرانش به زمین در مدار عمل نمی‌کند (تقریباً در آنجا مانند سطح زمین است)، بلکه به این دلیل که ایستگاه فضایی بین‌المللی آزادانه به زمین سقوط می‌کند - در طول یک مسیر دایره ای بسته

یکی از بزرگترین دارایی های بشر، ایستگاه فضایی بین المللی یا ISS است. چندین ایالت متحد شدند تا آن را ایجاد کنند و آن را در مدار عملیاتی کنند: روسیه، برخی از کشورهای اروپایی، کانادا، ژاپن و ایالات متحده آمریکا. این دستگاه نشان می دهد که در صورت همکاری مداوم کشورها می توان به دستاوردهای زیادی دست یافت. همه افراد روی این سیاره درباره این ایستگاه می‌دانند و بسیاری از مردم درباره اینکه ایستگاه فضایی بین‌المللی در چه ارتفاعی و در چه مداری پرواز می‌کند، سؤال می‌کنند. چند فضانورد آنجا بوده اند؟ آیا این درست است که گردشگران به آنجا اجازه ورود دارند؟ و این تمام چیزی نیست که برای بشریت جالب است.

ساختار ایستگاه

ISS از چهارده ماژول تشکیل شده است که آزمایشگاه ها، انبارها، اتاق های استراحت، اتاق خواب ها و اتاق های خدمات را در خود جای داده است. این ایستگاه حتی یک سالن ورزشی با تجهیزات ورزشی دارد. کل این مجموعه با پنل های خورشیدی کار می کند. آنها بزرگ هستند، به اندازه یک استادیوم.

حقایقی در مورد ISS

این ایستگاه در طول فعالیت خود تحسین بسیاری را برانگیخت. این دستگاه بزرگترین دستاورد ذهن بشر است. در طراحی، هدف و ویژگی هایش می توان آن را کمال نامید. البته شاید 100 سال دیگر شروع به ساخت سفینه های فضایی از نوع متفاوت روی زمین کنند، اما در حال حاضر، امروز، این وسیله متعلق به بشریت است. این با حقایق زیر در مورد ISS اثبات می شود:

1. در طول مدت وجود آن، حدود دویست فضانورد از ISS بازدید کردند. گردشگرانی نیز در اینجا بودند که به سادگی آمده بودند تا از ارتفاعات مداری به کیهان نگاه کنند.
2. این ایستگاه از زمین با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است. این سازه بزرگترین در میان ماهواره های مصنوعی است و به راحتی از سطح سیاره بدون هیچ دستگاه ذره بین قابل مشاهده است. نقشه هایی وجود دارد که می توانید ببینید دستگاه در چه زمانی و چه زمانی بر فراز شهرها پرواز می کند. با استفاده از آنها می توانید به راحتی اطلاعاتی در مورد محل خود پیدا کنید: برنامه پرواز در منطقه را ببینید.
3. فضانوردان برای جمع آوری ایستگاه و حفظ آن در حالت کار، بیش از 150 بار به فضا رفتند و حدود هزار ساعت را در آنجا سپری کردند.
4. این دستگاه توسط شش فضانورد کنترل می شود. سیستم پشتیبانی حیات، حضور مستمر مردم در ایستگاه را از اولین راه اندازی تضمین می کند.
5. ایستگاه فضایی بین المللی مکانی منحصر به فرد است که در آن طیف گسترده ای از آزمایشات آزمایشگاهی انجام می شود. دانشمندان اکتشافات منحصر به فردی در زمینه های پزشکی، زیست شناسی، شیمی و فیزیک، فیزیولوژی و مشاهدات هواشناسی و همچنین در زمینه های دیگر علم انجام می دهند.
6. این دستگاه از پنل های خورشیدی غول پیکر به اندازه یک زمین فوتبال با مناطق انتهایی آن استفاده می کند. وزن آنها تقریبا سیصد هزار کیلوگرم است.
7. باتری ها می توانند عملکرد ایستگاه را به طور کامل تضمین کنند. کار آنها به دقت رصد می شود.
8. این ایستگاه دارای یک خانه کوچک مجهز به دو حمام و یک سالن بدنسازی است.
9. پرواز از زمین نظارت می شود. برنامه هایی متشکل از میلیون ها خط کد برای کنترل توسعه داده شده اند.

فضانوردان

از دسامبر 2017، خدمه ایستگاه فضایی بین المللی متشکل از اخترشناسان و فضانوردان زیر است:

• آنتون شکاپلروف - فرمانده ISS-55. او دو بار از ایستگاه بازدید کرد - در سال های 2011-2012 و در سال های 2014-2015. در طی 2 پرواز او به مدت 364 روز در ایستگاه زندگی کرد.
• Skeet Tingle - مهندس پرواز، فضانورد ناسا. این فضانورد تجربه پرواز فضایی ندارد.
• نوریشیگه کانای - مهندس پرواز، فضانورد ژاپنی.
• الکساندر میسورکین. اولین پرواز آن در سال 2013 انجام شد و 166 روز به طول انجامید.
• ماکر ونده های هیچ تجربه پروازی ندارد.
• جوزف آکابا اولین پرواز در سال 2009 به عنوان بخشی از Discovery انجام شد و دومین پرواز در سال 2012 انجام شد.

زمین از فضا

مناظر بی نظیری از زمین از فضا وجود دارد. این را عکس ها و فیلم های فضانوردان و فضانوردان نشان می دهد. اگر پخش آنلاین ایستگاه ISS را تماشا کنید، می توانید کار ایستگاه و مناظر فضایی را ببینید. با این حال، برخی از دوربین ها به دلیل تعمیر و نگهداری خاموش می شوند.

ابعاد ISS برای مشاهده با چشم غیر مسلح از سطح زمین کافی است. ایستگاه به عنوان یک ستاره بسیار درخشان مشاهده می شود که به سرعت در آسمان از غرب به شرق پرواز می کند (سرعت زاویه ای حدود 4 درجه در دقیقه). با این حال، شما نمی توانید آن را در همه جا و نه همیشه مشاهده کنید، حتی اگر آن را در تاریکی انجام دهید. از آنجایی که مدار ایستگاه فضایی بین‌المللی دائماً در حال تغییر است (عوامل مؤثر بر آن را در زیر بررسی می‌کنیم)، برای روشن شدن مکان‌هایی روی زمین که می‌توان ایستگاه فضایی بین‌المللی را در یک مقطع زمانی خاص رصد کرد، لازم است این را تماشا کنید. سایت اینترنتییا وب سایت روسکوسموس. و به همین دلیل است که این تغییرات در مناطق رصدی رخ می دهد ...

اولا، ایستگاه فضایی بین المللی می تواند در ارتفاع 280 تا 460 کیلومتری باشد. حتی در چنین مدار بالایی، دائماً تأثیر ترمز لایه های فوقانی و بسیار کمیاب جو زمین را تجربه می کند. بله، بله، و ذرات هوا در فضای نزدیک وجود دارد! ISS هر روز حدود 5 سانتی متر بر ثانیه از سرعت خود و حدود 100 متر ارتفاع خود را از دست می دهد. بنابراین، لازم است به طور دوره ای ایستگاه را بالا ببرید، سوخت کامیون های فضایی Progress و سایر کشتی های ورودی را بسوزانید. چرا نمی توان ایستگاه را بلافاصله بالاتر برد تا از این هزینه ها جلوگیری شود؟

واقعیت این است که محدوده در نظر گرفته شده در طول طراحی و موقعیت واقعی فعلی مدار به دلایل مختلفی تعیین می شود.

اول: هر روز فضانوردان ما و همچنین فضانوردان کشورهای دیگر (ایالات متحده آمریکا، اروپا، کانادا، ژاپن و غیره) دوزهای بسیار بالایی از تابش را در این مدار دریافت می کنند. اما فراتر از علامت 500 کیلومتری، سطح آن به شدت بالا می رود و به سادگی کشنده می شود

به هر حال، اینگونه بود که خدمه شوروی بلایف و لئونوف در سال 1965 تقریباً جان خود را از دست دادند، هنگامی که بر خلاف محاسبات، فضاپیمای Voskhod-2 آنها به مدار 495 کیلومتری پرتاب شد، به طوری که اتحاد جماهیر شوروی می توانست به جای قهرمانی لئونوف، دو فضانورد مرده را دریافت کند. پیاده روی فضایی

حد مجاز اقامت شش ماهه برای فضانوردان تنها 1/2 سیورت تعیین شده است، در حالی که فقط یک سیورت برای کل دوران حرفه ای فضایی مجاز است (هر سیورت قرار گرفتن در معرض تابش خطر ابتلا به سرطان را 5.5 درصد افزایش می دهد).

بر روی زمین، مردم توسط کمربند تابشی مغناطیس کره سیاره ما و جو آن در برابر پرتوهای مرگبار کیهانی محافظت می شوند، اما در فضای نزدیک این حفاظت بسیار ضعیف تر است. در برخی از قسمت‌های مدار (مثلاً ناهنجاری اقیانوس اطلس جنوبی، چنین نقطه‌ای با تشعشعات افزایش یافته است)، گاهی اوقات ممکن است اثرات عجیبی ظاهر شود: فلاش‌ها در فردی با چشمان بسته ظاهر می‌شوند. اعتقاد بر این است که ذرات کیهانی از کره چشم عبور می کنند. این نه تنها می تواند خواب را مختل کند، بلکه بار دیگر به طور ناخوشایندی سطح بالای تشعشعات در ایستگاه فضایی بین المللی را به ما یادآوری می کند.

علاوه بر این، کشتی‌های روسی سایوز و پروگرس که در حال حاضر کشتی‌های اصلی تعویض و تامین خدمه هستند، مجوز فعالیت در ارتفاعات تا ارتفاع 460 کیلومتری را دارند. هر چه ISS بالاتر باشد، به همان نسبت محموله کمتری می تواند تحویل داده شود. اما، از سوی دیگر، هرچه ایستگاه فضایی بین‌المللی آویزان شود، سرعت آن بیشتر کاهش می‌یابد، یعنی مقدار بیشتری از محموله تحویلی باید سوخت برای تصحیح مدار بعدی باشد.

به علاوه (یا بهتر بگوییم منهای) - قبلاً ISS در ارتفاعات حتی 390-400 کیلومتری قرار نمی گرفت ، زیرا شاتل های آمریکایی نمی توانستند به چنین مداری صعود کنند. بنابراین، ایستگاه در ارتفاعات 330-350 کیلومتر از طریق اصلاحات دوره ای مکرر توسط موتورها حفظ شد. با پایان برنامه شاتل در سال 2014، سرانجام این محدودیت برداشته شد.

بنابراین کارهای علمی را می توان به بهترین شکل در ارتفاع 400-460 کیلومتری انجام داد. به همین دلیل است که میانگین ارتفاع مداری ایستگاه فضایی بین المللی در حال حاضر تقریباً 420 کیلومتر است. طبیعتاً هر چه ارتفاع بیشتر باشد، قسمت بزرگ تری از زمین می تواند به طور همزمان ایستگاه را رصد کند. درست است، در این صورت قدر ظاهری آن نیز کاهش می یابد!

در نهایت، موقعیت ایستگاه نیز تحت تأثیر زباله‌های فضایی قرار می‌گیرد: موشک‌ها، ماهواره‌ها و زباله‌های آنها که از سرعت بسیار بالایی نسبت به ایستگاه فضایی بین‌المللی برخوردارند، که برخورد با آنها را مخرب می‌کند.

ISS را می توان با فضاپیمای واقع در عقب ایستگاه شتاب داد: اینها کامیون های Progress (بیشتر) و ATV ها (کمتر) و در صورت لزوم ماژول خدمات Zvezda و Cygnus (بسیار به ندرت) هستند. ایستگاه به طور مکرر و کمی بلند می شود: اصلاح تقریباً یک بار در ماه در بخش های کوچک (حدود 900 ثانیه کارکرد موتور) انجام می شود و خود افزایش می تواند به عنوان مثال به 100-200 متر برسد.

برخی از پارامترهای مداری نه تنها توسط ویژگی های فنی، بلکه توسط واقعیت های سیاسی نیز دیکته می شوند. می توان هنگام پرتاب از زمین هر جهتی به فضاپیما داد، اما مقرون به صرفه ترین آن استفاده از سرعت ارائه شده توسط چرخش زمین است. بنابراین، پرتاب وسیله نقلیه به مداری با شیب برابر با عرض جغرافیایی ارزان‌تر است. هر گونه مانور و انتقال به یک شیب متفاوت به مصرف سوخت اضافی نیاز دارد: بیشتر برای حرکت به سمت استوا، کمتر در هنگام حرکت به سمت قطب ها. شیب مداری 51.6 درجه ISS ممکن است عجیب به نظر برسد: وسایل نقلیه ناسا که از کیپ کاناورال پرتاب می شوند به طور سنتی شیب حدود 28 درجه دارند. این به این دلیل است که وقتی در اواخر دهه نود درباره مکان ایستگاه آینده ISS صحبت شد، تصمیم گرفته شد که پارامترهای مداری روسی اتخاذ شود. با این حال، اگر کیهان بایکونور در عرض جغرافیایی تقریباً 46 درجه قرار دارد، پس چرا پرتاب های روسی شیب 51.6 درجه دارند؟ نکته اینجا فقط این است که همسایگانی در شرق (مغولستان و چین) وجود دارند که البته اگر چیزی از فضا روی آنها بیفتد خوشحال نخواهند شد. و با پرتاب منظم موشک، این اتفاق همیشه رخ می دهد...

تماشای ایستگاه ایستگاه فضایی بین‌المللی که مانند ستاره‌ای درخشان در آسمان ما پرواز می‌کند، همیشه خوشحال و خرسند است. از این گذشته ، امروز این دستاورد اصلی کیهانی بشر است که بیش از 20 سال با موفقیت کار می کند. بیایید باور کنیم که ایستگاه فضایی بین المللی بیشترین تعادل مثبت ممکن را از وجود خود فراهم می کند. و البته، اجازه دهید روزی که منابع گره های سازنده آن به طور کامل تمام شود، ISS فعلی با یک پروژه جدید، مشابه و حتی پیشرفته تر همکاری بین المللی جایگزین شود. به هر حال، فضا فقط با تلاش همه ایالت ها و مردم زمین قابل کاوش است!

الکسی کورولف، مورخ کیهان نوردی

همچنین می توانید در گروه ما در مورد ISS بیشتر بدانید

> 10 حقیقتی که درباره ایستگاه فضایی بین المللی نمی دانستید

جالب ترین حقایق در مورد ISS(ایستگاه فضایی بین المللی) با عکس: زندگی فضانوردان، می توانید ایستگاه فضایی بین المللی را از زمین، اعضای خدمه، گرانش، باتری ها ببینید.

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) یکی از بزرگترین دستاوردهای فن‌آوری تمام بشر در تاریخ است. آژانس های فضایی آمریکا، اروپا، روسیه، کانادا و ژاپن به نام علم و آموزش متحد شده اند. این نماد برتری تکنولوژیک است و نشان می دهد که در هنگام همکاری چقدر می توانیم به دست آوریم. در زیر 10 واقعیتی که ممکن است هرگز درباره ایستگاه فضایی بین المللی نشنیده باشید آورده شده است.

1. ISS دهمین سالگرد عملیات مداوم انسانی خود را در 2 نوامبر 2010 جشن گرفت. از زمان اولین سفر (31 اکتبر 2000) و پهلوگیری (2 نوامبر)، 196 نفر از هشت کشور از این ایستگاه بازدید کردند.

2. ایستگاه فضایی بین المللی بدون استفاده از فناوری از زمین قابل مشاهده است و بزرگترین ماهواره مصنوعی است که تاکنون به دور سیاره ما می چرخد.

3. از زمان پرتاب اولین ماژول زاریا که در ساعت 1:40 بامداد به وقت شرقی در 20 نوامبر 1998 پرتاب شد، ایستگاه فضایی بین المللی 68519 گردش به دور زمین را انجام داده است. کیلومترشمار او 1.7 میلیارد مایل (2.7 میلیارد کیلومتر) را نشان می دهد.

4. تا 2 نوامبر، 103 پرتاب به فضانوردی انجام شد: 67 وسیله نقلیه روسی، 34 شاتل، یک کشتی اروپایی و یک کشتی ژاپنی. 150 پیاده روی فضایی برای جمع آوری ایستگاه و حفظ عملکرد آن انجام شد که بیش از 944 ساعت طول کشید.

5. ISS توسط خدمه ای متشکل از 6 فضانورد و فضانورد کنترل می شود. در عین حال، برنامه ایستگاه حضور مداوم انسان در فضا را از زمان راه اندازی اولین اکسپدیشن در 31 اکتبر 2000 تضمین کرده است که تقریباً 10 سال و 105 روز است. بنابراین، این برنامه رکورد فعلی را حفظ کرد و رکورد قبلی 3664 روز را که در عرشه میر تعیین شده بود شکست داد.

6. ISS به عنوان یک آزمایشگاه تحقیقاتی مجهز به شرایط ریزگرانش عمل می کند که در آن خدمه آزمایش هایی را در زمینه های زیست شناسی، پزشکی، فیزیک، شیمی و فیزیولوژی و همچنین مشاهدات نجومی و هواشناسی انجام می دهند.

7. این ایستگاه مجهز به صفحات خورشیدی عظیمی است که به اندازه یک زمین فوتبال ایالات متحده، شامل مناطق انتهایی، و وزن 827794 پوند (275481 کیلوگرم) است. این مجموعه دارای یک اتاق قابل سکونت (مانند یک خانه پنج خوابه) مجهز به دو حمام و یک سالن بدنسازی است.

8. 3 میلیون خط کد نرم افزاری روی زمین از 1.8 میلیون خط کد پرواز پشتیبانی می کند.

9. یک بازوی رباتیک 55 فوتی می تواند 220000 فوت وزن را بلند کند. برای مقایسه، این همان وزنی است که شاتل مداری دارد.

10. هکتار از صفحات خورشیدی 75-90 کیلووات برق برای ایستگاه فضایی بین المللی تامین می کند.