Кренуо сам у потрагу за ЕкоМарс пробе и пронашао истину о свемирским аутопутевима

Свемирска летилица ЕкоМарс Европске свемирске агенције тренутно путује низ небески аутопут, осам дана након седмомјесечног путовања до Црвене планете. Знамо да ће слетети на Марс 19. октобра, али где ће бити за месец дана? Или четвртог јула? Њена локација ми се чинила израчунљивом.С обзиром на време убрзања летелице, брзину крстарења и удаљеност од Марса при лансирању, помислио сам да могу да разбијем неке бројеве. То је било - сада знам - чисто хубрис. Ракетна наука је културни камен темељац, чак и клише, са разлогом.

Нашао сам ово док сам покушавао да нађем свемирски брод.

Свемирски путеви нису као копнени путеви, објаснио је др Мицхаел Кхан, експерт за небеску механику у ЕСА-ином Уреду за анализу мисија, када сам тражио његов савет о лоцирању ЕкоМарса. Ако постоји једна ствар коју треба имати на уму, он каже, то је: Не постоје равне линије у свемиру. У предивно написаном е-маилу, он је објаснио зашто ћемо сви морати да научимо да возимо на кривини - и зашто је будућност свемирског путовања бескрајно компликованија него што мислимо.

Уместо да покушам да сумирам његово објашњење, ставићу га доле зато што је лепа.

Бојим се да је небеска механика, наука на којој се заснива израчунавање путања свих орбита у простору (природно или људски створено), дјелује мало другачије од онога што се чини да претпостављате.

Међупланетарни трансфер са Земље на другу планету (у овом случају, Марс) није ствар летења на правој линији са датом брзином крстарења као што би авион на Земљи, или као брод који крстари океаном, са неке промене у правцу датих тачака. То није начин на који функционише у соларном систему. Пошто то не ради овако, не мислим да ће бити једноставно (или чак могуће) направити једноставне, грубе и спремне калкулације о томе гдје ће ЕкоМарс бити у које вријеме.

У основи, закони природе који управљају летом објекта кроз простор били су Исаац Невтон и Јоханнес Кеплер прије много стољећа. Само ћу мало поједноставити: Земља и Марс се крећу на орбите које су мање или више кружне (за Марс то није сасвим тачно, али то ради за почетак). Сада имамо Земљину орбиту, широки круг око Сунца и Марсову орбиту, још шири круг који такође има Сунце у свом центру.

Путања преноса коју прати ЕкоМарс је елипса. Тамо где је ова елипса најближа Сунцу, она оплакује орбиту Земље. Тамо где је најдаље од Суба, он пасе Марсову орбиту. Свемирска летелица лети од ове најниже тачке до најудаљеније тачке. Стигла је до елипсе огромним потицајима које му је дала ракета протон М која је кориштена за лансирање ЕкоМарса, бацање тако високо и брзо да је свемирска летелица заправо напустила Земљину гравитацију са правом брзином и правцем како би испунила потребну елипсу трансфера. то Марс. У овом тренутку (побег Земље), ЕкоМарс је био прилично бржи од Земље на својој орбити око Сунца.

На овој елипси трансфера, брзина ЕкоМарс-а ће се стално смањивати. Да бисте разумели зашто је то тако, замислите клатно са сатом, док се клатно нагло окреће, креће се спорије и спорије. То је зато што постоје две врсте енергије: потенцијална енергија (= енергија висине) и кинетичка енергија (= енергија кретања). Орбита летилице има одређену укупну енергију. Ово је дато од стране лансера. Ова енергија се не повећава. То је као џепарац или плата, само морамо да га продужимо.

Да му ракета није дала довољно енергије, ЕкоМарсова орбита не би стигла до Марсове орбите. Насупрот томе, ако би ракета давала превише енергије, орбита летилице би отишла далеко изван Марсове орбите. Зато смо хтели (и добили) тачну количину енергије, не премало, али не превише. Ово се разликује од џепарца или плате, гдје је превише дефинитивно боље него премало.

Сада, на елиптичном трансферу, свемирски брод се пење од Сунца према Марсовој орбити, а Сунце се држи за свемирски брод својом гравитацијом. Како се ЕкоМарс пење, његова висинска енергија се повећава. Стога се енергија кретања мора смањити. Укупна енергија остаје иста. Тако да на свом лету на Марс, ЕкоМарс стално добија спорије и спорије.

Да би се израчунао трансфер, једна ствар коју апсолутно треба узети у обзир је гравитациона привлачност кроз сунце. Постоје и други ефекти као што је веома мали притисак светлости на соларне низове и гравитација планета у Сунчевом систему, и наравно да морамо узети у обзир сваки пут када користимо ракетне моторе на ЕкоМарсу да променимо орбиту. Али све ово има много мањи ефекат од соларне гравитације.

У суштини, ми користимо компјутер за израчунавање путање свемирског брода узимајући у обзир све факторе који утичу на путању, а такође можемо да измеримо где је свемирска летелица и колико брзо путује од времена када сигнали путују од Земље до летелице и назад и начин на који се фреквенција сигнала мења током времена.

У каснијем е-маилу, он је додао:

Најважнија ствар коју видите је да је ЕкоМарс путања, као и све путање у простору, изразито закривљена. У простору нема правих линија. Једном када имате тијела која имају масу, као што су звијезде и планете, имате гравитацију, и у присуству гравитације, све ће летјети на кривинама. Кривуље су природне, равне линије нису. Удаљеност која прати закривљену црвену линију од Земље до Марса износи око 500 милиона километара да би се то ставило у перспективу. Пола милијарде километара.