ISSの軌道と速度。 ISS はどの高度で飛行しますか? ISSの軌道と速度 ISSが地上に落ちない理由

05.06.2021 | 関節

ご存知のように、静止衛星は地球上の同じ点に静止してぶら下がっています。なぜ彼らは落ちないのですか？その高さでは重力はありませんか？

答え

静止人工地球衛星は、地球自身の自転周期と等しい公転周期を持つ円形の赤道軌道で、東方向 (地球自体の自転と同じ方向) に惑星の周りを移動する装置です。

したがって、静止衛星を地球から見ると、同じ場所に静止してぶら下がっていることがわかります。この不動性と約 36,000 km の高高度から地球の表面のほぼ半分が見えるため、テレビ、ラジオ、通信用の中継衛星が静止軌道に配置されます。

静止衛星が地球表面の同じ点に常にぶら下がっているという事実から、地球への引力は静止衛星には作用しない、重力は一定の距離で消えるという誤った結論を下す人もいます地球から、つまり彼らはまさにニュートンに反論します。もちろんそうではありません。衛星の静止軌道への打ち上げは、ニュートンの万有引力の法則に従って正確に計算されます。

静止衛星は、他のすべての衛星と同様に、実際に地球に落下しますが、その表面には到達しません。それらは地球への引力（重力）の影響を受け、その中心に向けられ、反対方向では、衛星は地球から反発する遠心力（慣性力）の影響を受け、互いに釣り合います -ロープの上で回転するバケツが軌道にとどまるのとまったく同じように、人工衛星は地球から離れたり地球に落ちたりすることはありません。

衛星がまったく動かなかった場合、衛星は地球への引力の影響を受けて地球に落下しますが、静止衛星を含む衛星は移動します（静止衛星-地球の回転の角速度に等しい角速度、つまり. 1 日に 1 回転し、より低い軌道の衛星の場合、角速度は大きくなります。つまり、1 日に地球の周りを数回転する時間があります)。軌道への直接発射中に地球の表面に平行に衛星に報告される線速度は比較的大きいです (地球低軌道では毎秒 8 キロメートル、静止軌道では毎秒 3 キロメートル)。地球がなければ、衛星はそのような速度で直線的に飛行しますが、地球が存在すると、重力の影響で衛星が落下し、軌道が地球に向かって曲がりますが、表面は地球は平らではなく、曲がっています。衛星が地球の表面に近づく限り、地球の表面は衛星の下から離れているため、衛星は常に同じ高さにあり、閉じた軌道に沿って移動します。衛星は常に落下していますが、落下することはありません。

したがって、地球のすべての人工衛星は地球に落ちますが、閉じた軌道に沿っています。衛星は、すべての落下体と同様に無重力状態にあります (超高層ビルのエレベーターが故障して自由に落下し始めると、中の人も無重力状態になります)。 ISS 内の宇宙飛行士が無重力状態にあるのは、地球への引力が軌道上で作用しないためではなく (地球の表面とほぼ同じです)、ISS が閉じた円に沿って地球に自由に落下するためです。軌道。

人類の最大の資産の 1 つは、国際宇宙ステーション (ISS) です。ロシア、一部のヨーロッパ諸国、カナダ、日本、米国など、いくつかの州が軌道上での作成と運用のために団結しました。この装置は、各国が絶え間なく協力すれば、多くのことが達成できることを証明しています。地球上のすべての人がこのステーションについて知っており、多くの人が ISS がどの高度でどの軌道を飛んでいるか疑問に思っています。何人の宇宙飛行士がそこにいましたか。観光客の立ち入りが許可されているというのは本当ですか。そして、人類にとって興味深いのはこれだけではありません。

駅の構造

ISS は、実験室、倉庫、トイレ、寝室、ユーティリティルームを含む 14 のモジュールで構成されています。駅には運動器具を備えたジムもあります。複合施設全体が太陽光発電です。それらは巨大で、スタジアムのサイズです。

ISSに関する事実

その仕事の間、駅は多くの賞賛を引き起こしました。この装置は、人間の精神の最大の成果です。そのデザイン、目的、機能により、完璧と言えます。もちろん、地球上で 100 年以内に別の計画の宇宙船を建造し始めるかもしれませんが、これまでのところ、この装置は人類の所有物です。これは、ISS に関する次の事実によって証明されます。

その存在の間に、約 200 人の宇宙飛行士が ISS を訪れました。宇宙を軌道高度から見るために飛んだだけの観光客もいました。
ステーションは地球から肉眼で見ることができます。この構造は人工衛星の中で最大で、拡大装置なしで惑星の表面から簡単に見ることができます。デバイスが都市上空をいつ飛行するかを確認できるマップがあります。それらを使用すると、お住まいの地域に関する情報を簡単に見つけることができます。その地域のフライトスケジュールを参照してください。
ステーションを組み立てて稼働状態に維持するために、宇宙飛行士は 150 回以上宇宙に出て、約 1,000 時間を費やしました。
この装置は 6 人の宇宙飛行士によって操作されます。生命維持システムは、駅が最初に打ち上げられた瞬間から駅に人々が存在し続けることを保証します。
国際宇宙ステーションは、さまざまな室内実験が行われるユニークな場所です。科学者は、医学、生物学、化学と物理学、生理学と気象観測、その他の科学分野で独自の発見をしています。
このデバイスは巨大なソーラーパネルを使用しており、そのサイズはエンドゾーンでサッカー場の領域に達します。彼らの体重はほぼ30万キログラムです。
バッテリーは、ステーションの動作を完全に保証することができます。彼らの仕事は綿密に監視されています。
駅には、2つのバスルームとジムを備えたミニハウスがあります。
飛行は地球から監視されています。数百万行のコードからなるプログラムは、制御のために開発されています。

宇宙飛行士

2017 年 12 月以降、ISS のクルーは次の天文学者と宇宙飛行士で構成されています。

アントン・シュカプレロフ - ISS-55 司令官。彼は 2011 年から 2012 年と 2014 年から 2015 年に 2 回駅を訪れました。 2回のフライトで、彼は364日間駅に住んでいました。
スキート・ティングル - 航空技術者、NASA の宇宙飛行士。この宇宙飛行士は宇宙飛行の経験がありません。
金井典重は、日本の宇宙飛行士であり、フライトエンジニアです。
アレクサンダー・ミサーキン。初飛行は 2013 年に 166 日間行われました。
Makr Vande Hay は飛行経験がありません。
ジョセフ・アカバ。初飛行は2009年にディスカバリーの一環として行われ、2回目の飛行は2012年に実施されました。

宇宙から地球

宇宙から、地球へのユニークなビューが開きます。これは、宇宙飛行士と宇宙飛行士の写真、ビデオによって証明されています。 ISSステーションからのオンライン放送を見ると、ステーションの仕事、宇宙の風景を見ることができます。ただし、一部のカメラは技術的な作業のためにオフになっています。

ISS の大きさは、地球の表面から肉眼で観察するのに十分です。ステーションは非常に明るい星として観測され、空を西から東へ急速に横切って飛んでいます (毎分約 4 度の角速度)。ただし、暗闇の中で行っても、いつでもどこでも見ることができるわけではありません。国際宇宙ステーションの軌道は常に変化しているため（これに影響を与える要因については以下で検討します）、ある時点でISSが観測できる地球上の場所を明らかにするには、これを見る必要があります Webサイトまたはサイト ロスコスモス. そして、これらの観測領域の変化が起こっているのはそのためです...

まず、ISS は高度 280 ～ 460 キロメートルに位置することができます。このような高軌道でも、地球の大気の非常に希薄な上層のブレーキ効果を常に経験しています。はい、はい、そして近くの空間には空気の粒子があります！ ISS は毎日、速度が約 5 cm/s 低下し、高度が約 100 メートル低下します。したがって、定期的にステーションを上げて、プログレススペーストラックや他の入ってくる船の燃料を燃やす必要があります。そして、これらのコストを回避するために、ステーションをすぐに高くすることができないのはなぜですか?

実際には、設計中に設定された範囲と軌道の現在の実際の位置は、いくつかの理由によって決定されます。

まず、私たちの宇宙飛行士だけでなく、他の国 (アメリカ、ヨーロッパ、カナダ、日本など) からの宇宙飛行士も、毎日、この軌道でかなり高い線量の放射線を受けています。しかし、500 km を超えると、そのレベルは急激に上昇し、単純に致命的になります。

ちなみに、ベリャエフとレオノフのソビエトの乗組員は、計算に反して、彼らのボスホート-2宇宙船が495キロメートルの軌道に投入されたとき、1965年にほぼ死亡しました。

宇宙飛行士の半年間の滞在制限はわずか 1/2 シーベルトに設定されていますが、宇宙でのキャリア全体で許可されるのは 1 シーベルトのみです (放射線被ばく 1 シーベルトごとにがんのリスクが 5.5% 増加します)。

地球上では、人々は地球の磁気圏とその大気の放射線帯によって致命的な宇宙線から保護されていますが、宇宙に近い場所では、その保護はすでにはるかに弱いものになっています。軌道のいくつかの部分 (たとえば、南大西洋の異常は、放射線量が増加したパッチです) では、奇妙な効果が現れることがあります。宇宙粒子は眼球を通過すると考えられています。これは睡眠を妨げるだけでなく、再びISSの高レベルの放射線を不愉快に思い出させます.

さらに、現在主要な乗務員交代および補給船であるロシアのソユーズおよびプログレスは、最大高度460 kmでの運用が認定されています。 ISSが高いほど、それに応じて配達できる貨物が少なくなります。しかし、その一方で、ISS が「ハング」するほど、速度が低下します。

プラス（またはむしろマイナス）-アメリカのシャトルはそのような軌道に上がることができなかったため、ISSが390〜400 kmの高さにさらされる前。したがって、ステーションは、エンジンによるより頻繁な定期的な修正により、高度 330 ～ 350 km に保たれました。 2014 年のシャトル飛行プログラムの終了により、この制限は最終的に解除されました。

したがって、科学的な作業は、高度 400 ～ 460 キロメートルで最も理想的に実行できます。これが、ISS の平均軌道高度が現在約 420 km である理由です。当然、高度が高いほど、地球の大部分がステーションを同時に観測できます。確かに、この場合、その見かけの価値も下がります！

最後に、スペースデブリもステーションの位置に影響を与えます。失敗したロケット、衛星、それらの破片は、ISS に対して非常に高速であり、衝突すると破壊的になります。

ステーションの後部にある宇宙船は、ISS を加速することができます。これらは、プログレストラック (ほとんど) と ATV (それほど頻繁ではありません) であり、必要に応じて、ズヴェズダサービスモジュールとシグナス (非常にまれです) です。ステーションは頻繁にわずかに上昇します。修正は約月に 1 回、小さな部分 (エンジン操作の約 900 秒) で発生し、上昇自体は、たとえば 100 ～ 200 メートルに達する可能性があります。

軌道のいくつかのパラメーターは、技術的な特徴だけでなく、政治的現実によっても決定されます。地球から打ち上げられたときに宇宙船に任意の向きを与えることは可能ですが、地球の回転が与える速度を使用するのが最も経済的です. したがって、緯度と同じ傾きで軌道に乗り物を打ち上げる方が安価です。操縦と別の斜面への移行には、追加の燃料消費が必要になります。赤道に向かって移動する場合は多く、極に向かって移動する場合は少なくなります。 ISS の軌道傾斜角が 51.6 度というのは奇妙に思えるかもしれません。ケープカナベラルから打ち上げられた NASA の宇宙船は、伝統的に約 28 度の傾斜角を持っています。これは、90 年代後半に将来の ISS ステーションの場所が議論されたときに、ロシアの軌道パラメータを受け入れるという決定が下されたためです。しかし、バイコヌール宇宙基地が緯度約 46 度に位置している場合、なぜロシアの打ち上げは一般的に 51.6 度の傾斜角を持つのでしょうか?! ここでのポイントは、東に隣人（モンゴルと中国）がいるということだけです。もちろん、何かが宇宙から彼らに落ち始めたら、彼らは幸せではありません。そして、通常のロケット打ち上げでは、これは常に起こります...

ISSステーションが明るい星として空を横切って飛んでいるのを見ると、いつも嬉しくなります。実際、今日、それは人類の主な宇宙の成果であり、20年以上にわたってうまく機能しています。国際宇宙ステーションがその存在から最大限のポジティブなバランスを与えると信じましょう。そしてもちろん、ある日、それに含まれるノードのリソースが完全に使い果たされたとしても、現在のISSは、新しい同様の、さらに高度な国際協力プロジェクトに置き換えられます。結局のところ、宇宙は地球のすべての州と人々の努力によってのみ習得することができます!

アレクセイ・コロリョフ、宇宙飛行士の歴史家

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> あなたが知らなかった ISS に関する 10 の事実

ISSに関する最も興味深い事実(国際宇宙ステーション) 写真付き: 宇宙飛行士の生活、地球、乗組員、重力、バッテリーから ISS を見ることができます。

国際宇宙ステーション (ISS) は、歴史上の最先端技術という点で、全人類の最大の成果の 1 つです。アメリカ、ヨーロッパ、ロシア、カナダ、日本の宇宙機関は、科学と教育の名の下に団結しました。これは技術的卓越性の象徴であり、協力することでどれだけ達成できるかを示しています。以下は、ISS について聞いたことのない 10 の事実です。

1. ISS は 2010 年 11 月 2 日に、有人による連続運用から 10 周年を迎えました。最初の調査（2000 年 10 月 31 日）とドッキング（11 月 2 日）から、8 か国から 196 人がステーションを訪れました。

2. ISS は技術を使わなくても地球から見ることができ、地球を周回する最大の人工衛星です。

3. 1998 年 11 月 20 日の午前 1 時 40 分に打ち上げられた最初のザーリャモジュールから、ISS は 68,519 回の地球軌道を完了しました。彼女の走行距離計は 17 億マイル (27 億 km) を示しています。

4. 11 月 2 日の時点で、103 回の打ち上げがコスモドロームに行われました。ロシアの車両 67 台、シャトル 34 台、ヨーロッパの船 1 隻、日本の船 1 隻です。ステーションを組み立てて運用し続けるために150回の船外活動が行われ、944時間以上かかりました。

5. ISS は 6 人の宇宙飛行士と宇宙飛行士の乗組員によって運営されています。同時に、ステーションのプログラムは、2000 年 10 月 31 日の最初の遠征の開始以来、約 10 年と 105 日間、宇宙に人間が存在し続けることを保証します。このように、プログラムは現在の記録を維持しており、ミールに乗って設定された 3664 日という以前の記録を破っています。