Daniel Marín blogja
A Szojuz TMA-10M visszatéréséről szóló tegnapi bejegyzés nyomán egy olvasó, aki névtelen akar maradni, megkérdezte tőlem, honnan tudhatjuk, hová fog landolni egy űrkapszula. A válasz egyszerűnek tűnhet. Van egy hajónk, amely egy bizonyos pályát követ, ezért csak be kell indítanunk a fékmotort, hogy Mr. Newton elvégezze a dolgát, és a kapszula leereszkedjen az általunk kijelölt helyre. Egy darab sütemény, igaz? Nos, nyilván nem, ez nem ilyen egyszerű.
Először is, az űrkapszula nem repülőgép, és manőverezhetősége minden bizonnyal nagyon korlátozott, bár, mint látni fogjuk, nem nulla. A légkör felső rétegeinek sűrűsége és a szél miatt a leszállási pontosság hibája mindig több kilométernél nagyobb. Más szavakkal, valóban széles, akadályoktól mentes területet kell választanunk. Természetesen a leszállási zónánk nem lehet északi 51,65º vagy déli 51,65ºnál magasabb szélességen elhelyezkedni, mivel ez a nemzetközi űrállomás (ISS) és így bármely szojuz hajó pályájának dőlése. Ez a korlátozás elhagyja az Orosz Föderáció területének nagy részét, így az első repülések óta a Szojuz űrszonda néhány kivételtől eltekintve Kazahsztán végtelen sztyeppéin landolt, ez a gyakorlat megszakítás nélkül folytatódott a Szovjetunió. A kazah sztyeppének az az előnye is, hogy nincsenek erdei, természetes akadályai vagy nagy populációs központjai, amelyek akadályozzák a kapszula leereszkedését.
Szojuz visszatérése az ISS-től (NASA).
De természetesen nem elég, ha kiválasztunk egy több száz kilométer széles sávot, és azt mondjuk, hogy ez a leszállási zónánk. Az űrhajósok problémákat szenvedhetnek a visszatérés során, esetleg megsérülhetnek, és azonnali orvosi segítségre szorulnak. De vészhelyzetek nélkül sem visszatérés a Földre, miután hat hónapot töltött az űrben, nem kellemes élmény az emberi test számára. Ezért jelentősen csökkenteni kell a leszállási területet, ha azt akarjuk, hogy a mentőcsoport a lehető leghamarabb elérje a legénységet.
Hogyan tehetnénk? Nos, a kapszulát úgy kell használni, mintha egy repülőgép lenne, hogy egy kis lökést generáljon, és ezáltal beállítsa az ereszkedési pályát, ami első pillantásra lehetetlennek tűnhet. Végül is egy kapszulának nincsenek szárnyai vagy egyéb aerodinamikai felületei, amelyek emelést eredményeznének. De nincs szükségük rájuk, mivel maga a kapszula támasztó testként szolgál. Ne felejtsük el, hogy a kapszula csaknem 28 000 km/h sebességgel mozog, amikor belép a légkörbe, így az ebben a fázisban keletkező bármilyen kis erő hatalmas hatással lehet a végső leszállási zónától való távolságra. A trükk az, hogy a kapszula tömegközéppontját úgy kell elhelyezni, hogy kissé eltolódjon a jármű tengelyétől és/vagy támadási szögétől. Ily módon olyan emelőerő keletkezik, amely ezen felül lehetővé teszi számunkra, hogy csökkentse azt a hatalmas gyorsulást, amelyet a kozmonauták szenvednek a visszatérés során.
Egy szojuz kapszula, amelynek tömegközéppontja nem egyezik a nyomásközponttal az emelőerő létrehozásához (RKK energia).
A Szojuz TMA-10M ereszkedési pályája (NASA TV).
Oké, ez rendben van, de hogyan lehet a kapszulát úgy orientálni, hogy ez az emelőerő létrejöjjön? Ah, jó kérdés. Először meg kell győződnünk arról, hogy pontosan ismerjük az SA tömegközéppontját. Emiatt a kozmonauták üléseit a felszállás előtt óriási pontossággal kalibrálják, és valójában maguknak az űrhajósoknak is meg kell mérniük tömegüket, mielőtt visszatérnének, a nulla gravitációhoz speciális „mérlegekkel”. Korábban egyáltalán nem volt furcsa, hogy az irányító központ (TsUP) utasította a legénység egyik tagját, hogy súlygyarapodjon vagy fogyjon a visszatéréshez, bár jelenleg a terhelést előnyben részesítik előtétként. Néhány kg-os különbség egy 2,9 tonnás járműben (a HS tömege) elhanyagolhatónak tűnhet, de nem ez az, ha figyelembe vesszük, hogy a tömegközép néhány centiméteres elmozdulásává lehet tenni.
A mentőcsoport megközelíti a Szojuz kapszulát (NASA). Szojuz széf a földön (NASA). Egy szojuz hőpajzsa (5 km magasságban leválik) (Novosztosi Kosmonavtiki).
Miután a TsUP ballisztikai szakértői csoport kiszámította a tömegközéppontot, be kell írnunk az adatokat a Szojuz számítógépbe, amely a vadállat újbóli belépése alatt a kapszula pilotálásáért felel. Ehhez nyolc, egyenként 10 kgf tolóerővel rendelkező kis hajtóművet fog használni, amelyek hidrogén-peroxidot használnak üzemanyagként (ezeknek a hajtóműveknek a katalizátorának romlása éppen az a fő tényező, amely korlátozza a szojuz pályáján a hasznos élettartamot). Ezeket a mikromotorokat URMD-nek (Upravlyayuschie Reaktivnie Mikrodvigateli, „sugárirányító mikromotorok”) hívják, és a SIO-S rendszer („a leszármazás reakcióvezérlő rendszere”) részei. Az URMD motorok 80 és 11 kilométer között működnek, míg a hővédő pajzs megviseli a visszatérő hő szigorát. Leszállás előtt, és a fő ejtőernyő kihelyezésével a kapszula hordozott 30 kg peroxid feleslegét kiutasítják, hogy elkerülje a személyzet károsodását.
Fázisok a szojuz bejáratánál. Kommunikáció egy szojuz (Novosti Kosmonavtiki) leszállása során. Szojuz TMA-10M ereszkedési ciklus (TsUP).
Úgy tűnhet, hogy az AUS vagy RUS bejegyzésekkel ellentétben a ballisztikus bejegyzés „ellenőrizetlen”, de nem az. A számítógép valóban nem a hajó pályáját, hanem annak helyzetét ellenőrzi. Nincs ellenőrizetlen ballisztikus visszatérés, mint olyan. Vagy inkább, ha megtörténik, a legénység halottnak tekinthető. A ballisztikus süllyedésnek két módja van, a normál (BS) és a tartalék (BSR). BS üzemmódban a számítógép 12,5 ° másodpercenként állítja a forgási sebességet, hogy stabilizálja a kapszulát, miközben az oldalirányú mozgást az URMD-tolókerekekkel csillapítja. BSR módban a forgási sebesség másodpercenként 18º-ra növekszik, mivel feltételezzük, hogy a számítógép nem tudja stabilizálni az oldalirányú mozgásokat (a szögmomentum elve azt mondja nekünk, hogy minél nagyobb a forgási sebesség, annál stabilabb lesz a kapszula, bár a kozmonauták nem túl kényelmes). A BSR módot soha nem használták, de a BS-t a Szojuz TMA-1, Szojuz TMA-10 és Szojuz TMA-11 különféle problémákra használta (a legénység mindhárom esetben problémamentesen tért vissza).
Miután ezeket a tényezőket figyelembe vettük, csak a leszállási pontot kell megjelölnünk, és oda kell küldenünk a mentőcsoportot. A Szojuz végrehajtja SKD-fõmotorjának fékgyújtását - amely általában körülbelül öt percig tart - körülbelül egy negyed pályán leszállás elõtt, vagyis fél órával az elõtt. Most nyilvánvalóan nem elég, ha a pálya bármely pontján beindítjuk a motort, és megvárjuk a leszállást Kazahsztánban! Először nagyon körültekintően kell megválasztanunk, mely pályák haladnak át a leszállási zónán a naptól függően. És nem csak, a pályát is úgy kell megválasztanunk, hogy ha a személyzet bármilyen okból nem tudja időben beindítani a motort, akkor a kapszula a tervezett területen leszállhat. legalább a következő két pályára, meglehetősen korlátozó követelmény, ha figyelembe vesszük, hogy a pálya és a pálya között a Föld az űrszonda alatt mozog, megváltoztatva a reentry teljes geometriáját.
Vessen egy pillantást Kazahsztán térképére, hogy rájöjjön, hogy az a korábban említett északi 51,65º szélességi határhoz közeli szélességi fokokon helyezkedik el. Ez azt jelenti, hogy a szojuzok az észak felé haladó sztyeppén ereszkednek le. A Szojuz pályájának azt a pontját, amelyen keresztezi az egyenlítőt észak felé, felmenő csomópontnak nevezzük, és ez kulcsparaméter a leszállási zóna meghatározásához. A vészhelyzetek korlátozása esetén a Szojuz ereszkedő pályájának felemelkedő csomópontjának a 20. meridiántól keletre nyugatra kell lennie, hogy Kazahsztán felett repülhessen. A leszállási zóna kiválasztásakor a ballisztikus csoport először beállítja a hosszúságát, majd a szélességet az aznap rendelkezésre álló pályáknak megfelelően állítja be. Egy szojuz névleges leszállási zóna hossza elméletileg kelet és 63º között van, bár a gyakorlatban két zónát használnak 67º-68º és 69º-70º között. Ennek a két területnek, az első Arkalyk város közelében, a második pedig nem túl messze - a kazah távolságokat tekintve - Dzhezkazgan felől, északi szélessége 50–52º és északi 47–49º.
Szinte az összes szojuz kapszula leszállási területe. Két fő zóna létezése értékelhető. A laza foltok többnyire ballisztikus bemenetek (Google Maps/Novosti Kosmonavtiki).
Hogy kicsit jobban megértsük a kérdést, nézzük meg a mentőcsapatok (jelen esetben a Szojuz TMA-5) által használt térképek egyikét:
A Szojuz TMA-5 (Novosztosi Kosmonavtiki) pályái és leszállási zónái.
Ez a térkép világosan mutatja a három elsődleges leszállási zónát, amely megfelel annak a három pályának, amelyek azon a napon haladnak át a leszállási zónán a hazatérés napján. Minden pályát szaggatott vonal képvisel, és a bal oldalon láthatók azok a négyzetek, amelyek ballisztikus visszatérés esetén a leszállási zónákat képviselik (a legkisebb doboz a legnagyobb valószínűségű terület). Különböző leszállási zónák jelenléte azt jelenti, hogy több mentőcsoport is van, bár az eszközök nagy része az elsődleges helyen koncentrálódik. A csapatok Mil Mi-8 helikopterekkel, Zil 4906 terepes kétéltűekkel (PEM) és hagyományos gépjárművekkel közlekednek a kazah sztyeppén. Az Antonov An-12 és az Antonov An-24 repülőgépekkel utaznak a kazah repülőterek között. Általában nyolc-tízezer Mi-8-at és négy EMP-járművet küldenek a főzónába, miközben mindig legalább két helikopter van a ballisztikus zónák egy-két közelében. Röviden, egy jelentős telepítés, és ez magának a költsége.
Miután a személyzetet sikeresen megmentették, az űrhajósokat a Karaganda Nemzetközi Repülőtérre szállítják, ahol egy fogadóünnepségen szórakoztatják őket, amelyen a legtöbben inkább nem szeretnének részt venni, de ez az egyik feltétel, amelyet a kazah kormány az oroszokra vetett hogy továbbra is országukat használják leszállótérként. Innen az orosz űrhajósok közvetlenül a moszkvai Csillagvárosba (TsPK) repülnek, míg az amerikaiak úgy döntenek, hogy egyedül mennek és Houstonba mennek a NASA Gulfstream III repülőgépével (néhány évvel ezelőtt pedig az oroszjával is a TsPK-ba utaztak. társak). A kapszulát Zil átviszi a repülőtérre, ahonnan Moszkvába megy.
A mentőcsoport egy szojuz leszállására vár. A DMP-k (Novosti Kosmonavtiki) fényereje felértékelődik. Egy szojuzot egy Zil vesz fel.
De mi van, ha vészhelyzetünk van, és most kell leszállnunk? Magával a Szojuzzal kapcsolatos probléma esetén - például nyomáscsökkentés esetén - a lehető leghamarabb le kell szállnunk, mivel a Sokol-KV2 búvárruhák oxigéntartalma körülbelül két óra. Ezért van mindig több vészleszállás zóna a világon. A Szojuz motor indításának az ereszkedési terület szerinti adatai ezért naponta változnak, így az ISS űrhajósok egyik feladata az, hogy az Igen, a papírra nyomtassák az ereszkedési paraméterek adatait minden nap és minden esetre betette a Szojuzba. Az adott nap első három vagy négy pályájának leszállási zónái Kazahsztánban találhatók, és azokat, amelyeket korábban láttunk, a többi pályán a vészhelyzeti zónák a következők: a Volga alsó része, Odessza régió, Magyarország, Franciaország (három zóna), az Egyesült Államok (nyolc zóna, főleg a középnyugaton), a Japán-tenger (Szojuz vészhelyzetben landolhat), a Habarovszk régió és Kazahsztán déli része.
Több mint négy évtizedes Szojuz-misszió után néhány ingatag leszállás történt, de egyelőre egyik sem landolt az egyik vészhelyzeti zónában (bár a Szojuz 18–1 már közel volt a Kínában történő leszálláshoz). De soha nem lehet tudni. Minden esetre tanulmányozza meg, mit kell tennie, ha egy szojuz landol a kertjében.
Egy szojuz ereszkedik le, miközben a hidrogén-peroxidot tisztítja SIO-S tológépeiből (NASA).
Videó egy szojuz visszatéréséről a kapszula belsejéből (már ide tettük, de megéri):