عند إطلاق قمر صناعي إلى المدار، تقوم مركبة الإطلاق عادةً بنقل سرعتها الأولية بعد عبور الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي على ارتفاع لا يقل عن 140 كم. وفي اللحظة التي يتم فيها الوصول إلى السرعة المدارية المطلوبة، يتم إيقاف تشغيل محرك المرحلة الأخيرة من مركبة الإطلاق. علاوة على ذلك، يمكن فصل واحد أو أكثر من الأقمار الصناعية المصممة لأغراض مختلفة عن هذه المرحلة. وفي لحظة الانفصال، يكتسب القمر الصناعي سرعة إضافية صغيرة. ولذلك، فإن المدارات الأولية للقمر الصناعي والمرحلة الأخيرة لمركبة الإطلاق تختلف دائمًا إلى حد ما عن بعضها البعض.

بالإضافة إلى قمر صناعي أو أكثر مزود بمعدات أو أخرى والمرحلة الأخيرة من مركبة الإطلاق، عادة ما يتم إطلاق بعض الأجزاء في مدارات قريبة، على سبيل المثال، أجزاء مخروط الأنف الذي يحمي القمر الصناعي عند المرور عبر طبقات كثيفة من الغلاف الجوي ، إلخ.

في التين. يوضح الشكل 34 رسمًا تخطيطيًا لإطلاق القمر الصناعي فوستوك. في 12 أبريل 1961، قام يو أ. جاجارين بأول رحلة مدارية مأهولة في التاريخ على متن مركبة فوستوك الفضائية.

من حيث المبدأ، يمكن أن تكون نقطة البداية لحركة القمر الصناعي هي أي نقطة في مداره، ولكن السرعة المميزة لمركبة الإطلاق ستكون في حدها الأدنى إذا انتهى الجزء النشط بالقرب من الحضيض. في حالة وجود الحضيض بالقرب من طبقات كثيفة من الغلاف الجوي، من المهم بشكل خاص ألا تقل السرعة التي يكتسبها القمر الصناعي أثناء التسارع عن قيمة معينة وأن ينحرف اتجاهه إلى الحد الأدنى عن الأفقي. وبخلاف ذلك، سيدخل القمر الصناعي إلى الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي دون إكمال دورة واحدة (مثل هذه الأجسام غير مسجلة كأقمار صناعية).

إذا كان المدار المخطط مرتفعا بما فيه الكفاية، فإن الأخطاء الصغيرة لا تهدد بتدمير القمر الصناعي، ولكن بسببها

والمدار الناتج، حتى لو لم يعبر الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي، قد يكون غير مناسب للأغراض العلمية المقصودة.

أرز. 34. (انظر المسح الضوئي) مخططات لمركبات الإطلاق فوستوك وسويوز ومراحل إطلاق مركبة فوستوك الفضائية إلى المدار - 1 - إحدى الكتل الجانبية الأربعة للمرحلة الأولى، 2 - الكتلة المركزية (المرحلة الثانية)، 3 - المرحلة الثالثة لصاروخ فوستوك 4 - هدية رأس صاروخ فوستوك 5 - المرحلة الثالثة لصاروخ سويوز 6 - مركبة الفضاء سويوز 7 - هدية رأس الصاروخ تتضمن مرحلة الإدخال المداري عادةً فترة سلبية واحدة أو أكثر. على مستوى مرتفع بما فيه الكفاية

في الحضيض من المدار الذي يُطلق إليه القمر الصناعي، قد تكون المرحلة السلبية للإطلاق أطول.

يقع مسار الإطلاق، وهو، بشكل عام، منحنى مكاني، بالقرب من المستوى المداري للقمر الصناعي. إذا تم الإطلاق في الاتجاه الشرقي تمامًا، فإن ميل المستوى المداري يساوي خط عرض موقع الإطلاق. في هذه الحالة، المستوى المداري يلامس التوازي. في جميع الحالات الأخرى، لا يمكن أن يكون الميل المداري إلا أكبر من خط عرض قاعدة الفضاء (على وجه الخصوص، عند الإطلاق في الاتجاه الغربي، عندما يلامس المستوى المداري أيضًا خط موازي لمحطة الفضاء، يجب أن يكون الميل أكبر من 90 درجة) .

لا يمكن أن يكون الميل المداري أقل من خط عرض موقع الإطلاق إلا إذا تم توفير مناورة لتغيير المستوى المداري بعد الإطلاق.

في المرحلة النشطة، قد ينفصل القمر الصناعي عن مركبة الإطلاق حتى قبل إيقاف تشغيل المرحلة الأخيرة. بعد إيقاف التشغيل، قد ينفصل القمر الصناعي الثاني. من الواضح أن مدارات القمرين الصناعيين ستكون مختلفة، لكن ارتفاعات الحضيض الخاصة بهما ستختلف قليلاً، لأنه خلال التسارع الإضافي، لا يمكن للمرحلة الأخيرة أن ترتفع عالياً للغاية. يمكن أن تكون الأوج على ارتفاعات مختلفة تمامًا، لأنه حتى الزيادة الصغيرة في السرعة الأولية تؤدي إلى رفع الأوج بشكل حاد (تذكر الشكل 17 في الفقرة 5 من الفصل 2). باستخدام هذه الطريقة، تم إطلاق الأقمار الصناعية السوفيتية إلكترون-1، -2 في يناير 1964 لدراسة الأجزاء الداخلية والخارجية للحزام الإشعاعي (نقاط الحضيض عند ارتفاعات 406 و460، والأوج عند 7100 و68200 كم، على التوالي).

كل ما سبق صحيح أيضًا إذا تم استخدام جهاز قابل لإعادة الاستخدام بدلاً من مركبة الإطلاق - طائرة مدارية يقودها شخص (انظر الفقرة 4 من الفصل 7).

لإطلاق مركبة فضائية في المدار، يجب على مركبة الإطلاق (LV) أن تمنحها سرعة محددة للغاية، سواء من حيث الحجم أو الاتجاه عند الإحداثيات المحددة لنقطة الإطلاق. يتم ضمان ذلك من خلال برنامج الطيران، الذي يتم تنفيذه عندما تعمل عناصر التحكم على مركبة الإطلاق.

تبدأ مركبة الإطلاق عموديًا، ثم تدخل قسمًا منحنيًا من مسار الرحلة، حيث تتناقص تدريجيًا زاوية ميل محورها إلى الأفق المحلي. في الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي، تتحرك مركبة الإطلاق على طول مسار قريب من المسار بدون رفع، أي أن الحركة تحدث بزاوية هجوم صفرية.

يتم حساب السرعة اللازمة لإطلاق مركبة فضائية في مدار دائري في مجال الجاذبية المركزي للأرض (سرعة الهروب الأولى) بالصيغة

أين ز- تسارع السقوط الحر لسطح الأرض، ز= 9.80665 م/ث 2 ; ر– متوسط ​​نصف قطر الأرض يساوي 6371 كم؛ ح- ارتفاع مدار المركبة الفضائية عن سطح الأرض.

بالنسبة لسطح الأرض، كما هو معروف، فإن سرعة الإفلات الأولى هي 7.9 كم/ثانية، بالنسبة للكيلومتر (LEO - مدار أرضي منخفض) كم/ثانية، بالنسبة إلى GEO - 3.076 كم/ثانية.

بالنسبة للمدارات الإهليلجية، تكون السرعات النهائية في النطاق بين السرعتين الكونيتين الأولى والثانية (7.9...11.2 كم/ثانية). يجب أن نتذكر أنه باستخدام دوران الأرض حول محورها، عند إطلاق مركبة إطلاق مع مركبة فضائية في الاتجاه الشرقي، يمكنك الحصول على زيادة إضافية في السرعة تساوي 465 م/ث لخط الاستواء. بالنسبة لخط عرض مطار بليسيتسك الفضائي (روسيا، 63°00′N 41°00′E) – 210 م/ث.

من الناحية العملية، يتم تنفيذ طرق مختلفة لإطلاق مركبة فضائية إلى المدار، تختلف عن بعضها البعض في الطاقة المطلوبة، وبرنامج تغيير الدفع، ومعلمات مراحل مركبة الإطلاق، ومدة الإطلاق، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن الشرط الرئيسي الذي يحدد اختيار نوع الإطلاق هو تقليل الطاقة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من إطلاق المركبات الفضائية إلى المدار:

- خرج نشط بالكامل (خرج مباشر)؛

- الإخراج الباليستي؛

- خرج إهليلجي (مع أو بدون جزء من الحركة على طول مدار دائري في الحضيض نصف قطره يساوي مسافة الحضيض لمدار النقل).

في القضاء المباشريوجد قسم نشط واحد فقط، ويجب أن تتطابق معلمات الحركة في نهايته مع المعلمات المدارية المطلوبة للمركبة الفضائية. يعتبر هذا النوع من المخرجات، مقارنة بالنوعين اللاحقين، أقل اقتصادا، لأنه مع زيادة مدة القسم النشط، يزداد استهلاك الطاقة للتغلب على قوى الجاذبية. يُنصح باستخدام هذه الطريقة لإطلاق المركبات الفضائية إلى المدار الأرضي المنخفض فقط (حتى 400 كيلومتر). وهنا تصبح مسألة اختيار برنامج حركة مركبة الإطلاق الذي يضمن الحد الأدنى من استهلاك الطاقة ذات أهمية كبيرة.

في الاستنتاج الباليستييتم تحقيق المسارات على أنها أقواس من المسارات الإهليلجية في مجال الجاذبية المركزي. في هذه الحالة، يجب أن يلمس الجزء العلوي من المسار الإهليلجي المدار الذي يتم إطلاق المركبة الفضائية إليه. في الجزء العلوي من مسار المركبة الفضائية، يتم نقل دفعة إضافية إلى السرعة المدارية المطلوبة (القسم النشط الثاني). توفر طريقة الإطلاق هذه، مقارنة بغيرها، رؤية مباشرة أثناء الإطلاق وظروفًا أكثر ملاءمة لحفظ المراحل الفردية لمركبة الإطلاق، مما يؤدي إلى قضاء وقت أقل في الإطلاق. يتضمن النوع الباليستي من الإطلاق أقل استهلاك للطاقة على ارتفاعات مدارية للمركبة الفضائية تصل إلى 1000 كيلومتر.

إخراج بيضاوي الشكل- الطريقة الأكثر اقتصادا لنقل مركبة فضائية من مدار دائري إلى آخر (من وجهة نظر تكاليف وقود الصواريخ). مع إطلاق بيضاوي الشكل، يتم إطلاق المركبة الفضائية لأول مرة إلى المدار الأرضي المنخفض على ارتفاع 180 ... 200 كيلومتر، حيث (مباشرة أو بعد فترة زمنية معينة) يتم تسريعها إلى سرعة الحضيض للقطع الناقص الانتقالي، عند الأوج والتي، عند لمس مدار معين، تتسارع المركبة الفضائية إلى السرعة المدارية المطلوبة. أولئك. ويحدث الانتقال على طول مسار شبه إهليلجي يمس المدار الدائري الداخلي (الأصغر) من الخارج، ويلامس المدار الدائري الخارجي (الأكبر) من الداخل. تسمى هذه التحولات بانتقالات شبه إهليلجية أو انتقالات هوهمان نسبة إلى العالم الألماني دبليو هوهمان، الذي اقترح استخدامها لأول مرة للسفر بين الكواكب.

يستخدم المدار الثابت بالنسبة للأرض على نطاق واسع في الملاحة الفضائية. يعتبر إطلاق مركبة فضائية إلى مدار ثابت بالنسبة للأرض من منصات الإطلاق عند خط الاستواء هو الأكثر ربحية من وجهة نظر الطاقة. يعد إطلاق مركبة فضائية إلى مدار الأرض من المراكز الفضائية الروسية أكثر تعقيدًا، لأنه يتطلب تغييرًا إضافيًا في المستوى المداري للمركبة الفضائية. يتم تنفيذ هذه المناورة كثيفة الاستهلاك للطاقة، كقاعدة عامة، من خلال مراحل خاصة يتم تشغيلها بشكل متكرر لمركبة الإطلاق - المراحل العليا. وفي هذه الحالة، يتم استخدام طرق الحقن، بما في ذلك المقاطع السلبية والمدارات المرجعية. في الوقت الحالي، تلقت خطط الإطلاق ذات النبضتين والثلاثة نبضات، بالإضافة إلى استخدام مجال جاذبية القمر لتدوير المستوى المداري للمركبة الفضائية، تطبيقًا عمليًا.

يحتوي تاريخ الملاحة الفضائية، مثل أي صناعة أخرى، على أمثلة للحلول البارعة عندما تم تحقيق الهدف المنشود بطريقة جميلة وغير متوقعة. لم يكن الاتحاد السوفييتي/روسيا محظوظًا بتوافر المدار الثابت بالنسبة للأرض. لكن بدلاً من الوصول إليه بصواريخ أثقل أو محاولة تقليل كتلة الحمولة، توصل المطورون إلى فكرة استخدام مدار خاص. قصتنا اليوم تدور حول هذا المدار والأقمار الصناعية التي لا تزال تستخدمه.

الفيزياء

عند الحديث عن المدارات الثابتة بالنسبة للأرض والمدارات الإهليلجية للغاية، من الضروري أن نتذكر مفهومًا مثل الميل المداري. في هذه الحالة، الميل المداري هو الزاوية بين المستوى الاستوائي للأرض والمستوى المداري للقمر الصناعي:

إذا انطلقنا من مركز الفضاء وبدأنا في التسارع باتجاه الشرق، فسيكون للمدار الناتج ميل يساوي خط عرض مركز الفضاء. إذا بدأنا في التسارع والانحراف نحو الشمال، فسيكون الميل الناتج أكبر. إذا اعتقدنا أن هذا يجب أن يقلل الميل، وبدأنا في التسارع نحو الجنوب الشرقي، فإن المدار الناتج سيكون له أيضًا ميل أكبر من خط العرض لدينا. لماذا؟ انظر إلى الصورة: عند التسارع باتجاه الشرق، فإن أقصى نقطة شمالية من إسقاط المدار (الخط الأزرق) ستكون مركزنا الفضائي. وإذا تسارعنا إلى الجنوب الشرقي، فإن النقطة الشمالية القصوى لإسقاط المدار الناتج ستكون شمال مطارنا الفضائي، وسيكون ميل المدار أكبر من خط عرض الفضاء الفضائي:

الخلاصة: عند إطلاق مركبة فضائية، لا يمكن أن يكون الميل الأولي لمدارها أقل من خط عرض مركز الفضاء.

من أجل الدخول إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض (ميل 0°)، تحتاج إلى إعادة ضبط الميل إلى الصفر، لكن هذا يتطلب وقودًا إضافيًا (فيزياء هذه العملية - ). يبلغ خط عرض قاعدة بايكونور الفضائية 45 درجة، ونظرًا لأن مراحل الصواريخ المستهلكة لا ينبغي أن تسقط في الصين، يتم إطلاق الصواريخ إلى الشمال الشرقي على طرق بميل 65 درجة و51.6 درجة. ونتيجة لذلك، فإن مركبة الإطلاق 8K78 المكونة من أربع مراحل، والتي أطلقت طنًا ونصف طنًا إلى القمر، وما يقرب من طن إلى المريخ، يمكنها إطلاق حوالي 100 كجم فقط في المدار الثابت بالنسبة للأرض. في أوائل الستينيات، لم تتمكن أي دولة من تركيب قمر صناعي كامل للاتصالات الثابتة بالنسبة للأرض في مثل هذه الكتلة. وكان علينا أن نتوصل إلى شيء آخر. جاءت الميكانيكا المدارية للإنقاذ. كلما ارتفع ارتفاع القمر الصناعي، كلما كانت حركته أبطأ بالنسبة للأرض. على ارتفاع 36000 كيلومتر فوق خط الاستواء، سوف يحوم القمر الصناعي باستمرار فوق نقطة واحدة على الأرض (هذه هي الفكرة التي يعمل عليها المدار الثابت بالنسبة للأرض). وإذا وضعنا قمرًا صناعيًا في مدار عبارة عن قطع ناقص ممدود، فإن سرعته ستتغير بشكل كبير. في منطقة الحضيض (نقطة المدار الأقرب إلى الأرض) سوف يطير بسرعة كبيرة، ولكن في منطقة الحضيض (نقطة المدار الأبعد عن الأرض) سوف يحوم عمليا في مكانه لعدة ساعات. إذا حددت مسار القمر الصناعي بالنقاط بفاصل ساعة واحدة، فستحصل على الصورة التالية:

وبالإضافة إلى كونه ساكنًا تقريبًا، فإنه على ارتفاعات عالية، سيتمكن القمر الصناعي من رؤية مساحة شاسعة من كوكبنا وسيكون قادرًا على توفير الاتصالات بين النقاط البعيدة. سيعني الميل العالي للمدار أنه حتى في القطب الشمالي لن تكون هناك مشاكل في استقبال الإشارة. وإذا اخترت ميلًا قريبًا من 63.4 درجة، فسيكون تداخل الجاذبية من الأرض في حده الأدنى، ويمكنك أن تكون في المدار دون أي تصحيح تقريبًا. هكذا ولد مدار مولنيا بالمعلمات التالية:

1. مركز الدائرة: 500 كم


2. مركز العرض: 40.000 كم


3. الميل: 62.8 درجة


4. مدة التداول: 12 ساعة

ولو كنا على متن قمر صناعي يطير في مثل هذا المدار لرأينا الأرض هكذا:

تجسيد في الحديد

يمكن للصاروخ 8K78 إطلاق ما يصل إلى 1600 كجم في مدار بيضاوي الشكل للغاية. بالنسبة للمطورين، كانت هذه السعادة - كان من الممكن صنع قمر صناعي قوي بقدرات كبيرة وفي نفس الوقت "مسح أنف" الأمريكيين الذين لم تتجاوز كتلة أقمار الاتصالات الخاصة بهم 300 كجم. وكان الجهاز الناتج مثيرًا للإعجاب بخصائصه:

وتضمنت تجهيزات الأقمار الصناعية ثلاثة مكررات بقوة 40 واط ومكررين احتياطيين بقدرة 20 واط، وتم توليد الكهرباء لهم عن طريق الألواح الشمسية باستطاعة إجمالية كيلووات ونصف. تم استخدام هوائيين مكافئين متحكم بهما بقطر 1.4 متر لاستقبال ونقل البيانات. تم التحكم في الجهاز عن طريق جهاز ترانزستور زمني، وهو سلف أجهزة الكمبيوتر الحديثة، وكان الاتجاه مدعومًا بجيروسكوب طاقة فريد ثلاثي القوى، كما نفذ نظام التحكم خوارزميات معقدة لأوضاع الطيران ذات اتجاه ثلاثي المحاور. وفي موقع العمل، حافظ الجهاز على اتجاه ثابت بالألواح الشمسية نحو الشمس، مصاحبًا للأرض بهوائيات رئيسية يتم التحكم فيها. بعد الانتهاء من قسم العمل، تم تدوير الجهاز وفقًا للبيانات العمودية للأشعة تحت الحمراء حتى احتل موقعًا موازيًا لمتجه السرعة المدارية عند المركز المحيطي. في منطقة الحوطة، وفقا للأوامر المخزنة في الذاكرة، يمكنه تصحيح المدار.

المنظر العلوي، يظهر بوضوح مخروط نظام الدفع والأسطوانات الكروية للنيتروجين المضغوط لنظام التحكم في الموقف

المنظر السفلي، الألواح الشمسية المرئية، وحدة الاستشعار في النهاية والهوائيات

وكان من المفترض أن يتجاوز العمر النشط للجهاز سنة واحدة، وهو رقم رائع في ذلك الوقت. تم تسمية الجهاز باسم "Molniya"، وبالنظر إلى الأمام، لنفترض أنه تبين أنه صنع حقبة جديدة لدرجة أنه تم تسمية كل من المدار ومركبة الإطلاق 8K78 على شرفه.

استغلال

مركبة الإطلاق "Molniya-M"، سليل المركبة LV "Molniya"

في ذلك الوقت، لم يكن من الممكن أن تكون البداية سهلة. في 4 يونيو 1964، لم تصل أول مركبة مولنيا إلى مدارها بسبب عطل في مركبة الإطلاق. وفي 22 أغسطس 1964، تم إطلاق المركبة الثانية بنجاح إلى مدار قريب من التصميم. ولكن هنا تكمن المشكلة - لم يتم فتح كلا الهوائيين الرئيسيين، اللذين كان من المفترض أن يكررا بعضهما البعض. وأثبت التحقيق أنه أثناء الاختبار، تم اكتشاف تلف في عزل الكابل على أحد الهوائيات، وتم تغليف قضبان الهوائي، وفقًا لقرار المصمم، بشريط كلوريد الفينيل. في الفضاء، في ظل الألواح الشمسية، تجمد الشريط، ولم تتمكن الينابيع، التي كان من الصعب بالفعل فتح الهوائيات، من التغلب على البلاستيك المجمد. ضاعت مولنيا الثانية. بالنسبة للمستقبل، كانت المشكلة سهلة الإصلاح، وتم استبدال الينابيع الموجودة على قضبان الهوائي بمحركات كهربائية، والتي كانت مضمونة لفتح الهوائيات بالكامل. أخيرًا، في 23 أبريل 1965، تم إطلاق سفينة مولنيا الثالثة بنجاح وأصبحت جاهزة للعمل بكامل طاقتها. كانت هناك لحظة عصبية عندما لم يرغب المرحل الرئيسي في التشغيل في المرة الأولى، ولكن بعد عدة دقائق مملة من إرسال الأوامر المستمرة من الأرض لتشغيل المكرر، تم تشغيله أخيرًا. تم إنشاء الاتصال بين موسكو وفلاديفوستوك من خلال أول قمر صناعي سوفييتي:

أول لقطات تلفزيونية تم بثها باستخدام Molniya

تعني القوة العالية للإشارة عدم الحاجة إلى هوائيات كبيرة لاستقبالها، وبدأ بناء أجنحة مدارية صغيرة نسبيًا في جميع أنحاء البلاد:

وسرعان ما غطت شبكة محطات البث الفضائي الأجزاء الشمالية والشرقية من الاتحاد السوفييتي:

وسرعان ما أصبح التلفزيون عبر الأقمار الصناعية أمرًا شائعًا، من خلال معجزة تقنية، حيث أعلن رئيس اللجنة الإقليمية في الشرق الأقصى على الفور أنه في حالة حدوث مشاكل في برامج البث، فإنه سيشكو شخصيًا إلى بريجنيف. بحلول عام 1984، تجاوز عدد محطات أوربيتا مائة محطة، مما جعل القنوات الفضائية السوفيتية متاحة حتى في المدن الصغيرة. قامت المحطات بنقل إشارة موسكو إلى مركز التلفزيون المحلي، والذي بدوره يخدم مساحة كبيرة.

فشلت أقمار مولنيا الأولى في تجاوز عمر عام واحد. ونظرًا لحقيقة أن القمر الصناعي يحلق عبر أحزمة الإشعاع أربع مرات يوميًا، بدأت الألواح الشمسية في التدهور بسرعة. تمكن "البرق" الأول من البقاء على قيد الحياة من أبريل إلى نوفمبر. تمت إضافة ألواح شمسية احتياطية إلى تصميم القمر الصناعي، والتي تم نشرها إذا لزم الأمر بعد تدهور الألواح الرئيسية. بالفعل "Molniya" رقم 7 كان قادرا على الوجود بنشاط من أكتوبر 1966 إلى يناير 1968. بالنسبة للأقمار الصناعية السوفيتية، كان هذا وقتا طويلا جدا.

تم تطوير "Lightning" في S. P. Design Bureau. كوروليف ، وفي عام 1965 بالفعل ، بدأ نقل الإنتاج إلى "الفرع رقم 2" في كراسنويارسك تحت قيادة ميخائيل ريشيتنيف. بدأ هذا التاريخ المجيد للمؤسسة، المعروفة الآن باسم JSC ISS التي سميت باسمها. الأكاديمي ريشيتنيف. تم تطوير أجهزة Molniya بنشاط. تم استبدال الهوائي المكافئ بهوائي رباعي الحلزون:

لقطات اختبار مثيرة للاهتمام وقصة عن هوائي رباعي الحلزون:

ألواح شمسية إضافية

تحولت الأجهزة إلى نطاق الطول الموجي بالسنتيمتر، وتعلمت البث ليس إلى البلد بأكمله، ولكن إلى المناطق الزمنية الفردية، وعدد قنوات الاتصال وقدرتها تتزايد باستمرار. بمرور الوقت، توقف استخدام مولنياس في البث التلفزيوني المدني وأصبح بشكل أساسي أقمارًا صناعية للاتصالات العسكرية. تم إطلاق آخر جهاز من عائلة Molniya، Molniya-3K، في عام 2001.

اليوم وغدا

انتقل البث التلفزيوني المدني في الاتحاد السوفييتي/روسيا في النهاية إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض. ظهرت مركبة إطلاق بروتون أكثر رفعًا، والتي بدأت في إطلاق الأقمار الصناعية إلى المحطة الثابتة بالنسبة للأرض في عام 1975. يتطلب جناح Orbit هوائيًا متحركًا يبلغ طوله اثني عشر مترًا وكان أدنى من "أطباق" الأقمار الصناعية الموجودة الآن في كل مكان. أنهت الأقمار الصناعية Molniya حياتها. لكن مدار مولنيا لم يمت. إنه مطلوب في خطوط العرض العالية لدينا، والآن تطير عليه أقمار الاتصالات ميريديان، ومنذ عام 2012، يجري تطوير نظام الأرصاد الجوية في القطب الشمالي. تُستخدم الخصائص الفريدة للمدار أيضًا في الخارج - فقد تم إطلاق القمر الصناعي العسكري الأمريكي NROL-35، الذي يُفترض أنه مرتبط بالأقمار الصناعية لنظام التحذير من الهجوم الصاروخي والذي تم إطلاقه في ديسمبر 2014، في مدار مولنيا. من يدري، ربما تكون الصاعقة الموجودة في يدي الفتاة على شعار المهمة بمثابة تلميح لاسم المدار؟

يتم استخدام البديل من مدار مولنيا، مدار تندرا الذي يبلغ مركزه 46-52 ألف كيلومتر وفترة مدارية مدتها يوم واحد، بواسطة ثلاثة أقمار صناعية راديوية من طراز Sirius XM ونظام الملاحة الياباني QZSS.

في المستقبل، لن يُنسى مدار مولنيا. المدار الثابت بالنسبة للأرض محمل فوق طاقته؛ وبدلاً من ذلك، قد تبدأ الأقمار الصناعية في التحرك إلى مدارات إهليلجية للغاية. وحتى خارج الأرض، قد يجد اختراع المقذوفات السوفيتية تطبيقًا: في مشروع مهمة مأهولة إلى Mars HERRO، يُقترح استخدام نظير لمدار Molniya للتحكم في الروبوتات على السطح في الوقت الفعلي.

الأرض، مثل أي جسم كوني، لها مجال جاذبيتها الخاصة ومدارات قريبة يمكن أن توجد فيها الأجسام والأشياء ذات الأحجام المختلفة. غالبًا ما يشيرون إلى القمر ومحطة الفضاء الدولية. الأول يسير في مداره الخاص، ومحطة الفضاء الدولية - في مدار منخفض قريب من الأرض. هناك عدة مدارات تختلف في بعدها عن الأرض، وموقعها النسبي بالنسبة للكوكب، واتجاه الدوران.

مدارات الأقمار الصناعية الأرضية

يوجد اليوم في أقرب مساحة قريبة من الأرض العديد من الأشياء التي هي نتيجة النشاط البشري. في الأساس، هذه أقمار صناعية تستخدم لتوفير الاتصالات، ولكن هناك أيضًا الكثير من الحطام الفضائي. واحدة من أشهر الأقمار الصناعية للأرض هي محطة الفضاء الدولية.

تتحرك الأقمار الصناعية في ثلاثة مدارات رئيسية: مدار استوائي (ثابت بالنسبة إلى الأرض)، قطبي ومائل. الأول يقع بالكامل في مستوى الدائرة الاستوائية، والثاني متعامد عليه بشكل صارم، والثالث يقع بينهما.

مدار متزامن مع الأرض

يرجع اسم هذا المسار إلى حقيقة أن الجسم الذي يتحرك على طوله له سرعة تساوي الفترة الفلكية لدوران الأرض. المدار الثابت بالنسبة للأرض هو حالة خاصة من المدار المتزامن مع الأرض، والذي يقع في نفس مستوى خط استواء الأرض.

وبميل لا يساوي صفرًا وصفرًا في الانحراف المركزي، يصف القمر الصناعي، عند مراقبته من الأرض، شكل ثمانية في السماء أثناء النهار.

أول قمر صناعي في مدار متزامن مع الأرض هو القمر الصناعي الأمريكي Syncom-2، الذي تم إطلاقه عليه في عام 1963. اليوم، في بعض الحالات، يتم وضع الأقمار الصناعية في مدار متزامن مع الأرض لأن مركبة الإطلاق لا تستطيع وضعها في مدار متزامن مع الأرض.

المدار الثابت بالنسبة للأرض

يحمل هذا المسار هذا الاسم لأنه على الرغم من الحركة المستمرة، يظل الكائن الموجود عليه ثابتًا بالنسبة لسطح الأرض. المكان الذي يقع فيه الجسم يسمى نقطة الوقوف.

غالبًا ما تُستخدم الأقمار الصناعية الموضوعة في مثل هذا المدار لنقل القنوات الفضائية، لأن الطبيعة الثابتة تسمح لك بتوجيه الهوائي إليها مرة واحدة والبقاء متصلاً لفترة طويلة.

ويبلغ ارتفاع الأقمار الصناعية في المدار الثابت بالنسبة للأرض 35.786 كيلومترًا. وبما أنها جميعها تقع مباشرة فوق خط الاستواء، تتم تسمية خط الطول فقط للإشارة إلى الموقع، على سبيل المثال، 180.0˚E Intelsat 18 أو 172.0˚E Eutelsat 172A.

يبلغ نصف القطر المداري التقريبي حوالي 42,164 كم، ويبلغ الطول حوالي 265,000 كم، وتبلغ السرعة المدارية حوالي 3.07 كم/ثانية.

مدار إهليلجي مرتفع

المدار الإهليلجي العالي هو مسار يكون ارتفاعه عند نقطة الحضيض أقل بعدة مرات من ارتفاعه عند نقطة الأوج. إن وضع الأقمار الصناعية في مثل هذه المدارات له عدد من المزايا المهمة. على سبيل المثال، قد يكون أحد هذه الأنظمة كافيا لخدمة روسيا بأكملها، أو، وفقا لذلك، مجموعة من الدول ذات مساحة إجمالية متساوية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن أنظمة VEO عند خطوط العرض العليا أكثر قدرة من الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض. ووضع القمر الصناعي في مدار إهليلجي مرتفع يكلف حوالي 1.8 مرة أقل.

أمثلة كبيرة للأنظمة التي تعمل على VEO:

• المراصد الفضائية التي أطلقتها وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية.
• راديو سيريوس XM راديو الأقمار الصناعية.
• الاتصالات عبر الأقمار الصناعية Meridian، -Z و -ZK، Molniya-1T.
• نظام تصحيح الأقمار الصناعية GPS.

المدار الأرضي المنخفض

يعد هذا واحدًا من أدنى المدارات، والتي، اعتمادًا على الظروف المختلفة، يمكن أن يصل ارتفاعها إلى 160-2000 كم وفترة مدارية تتراوح بين 88-127 دقيقة، على التوالي. كانت المرة الوحيدة التي تغلبت فيها المركبات الفضائية المأهولة على المدار الأرضي المنخفض هي برنامج أبولو مع هبوط رواد الفضاء الأمريكيين على سطح القمر.

تعمل معظم الأقمار الصناعية الأرضية المستخدمة حاليًا أو المستخدمة سابقًا في مدار أرضي منخفض. وللسبب نفسه، يقع الجزء الأكبر من الحطام الفضائي الآن في هذه المنطقة. السرعة المدارية المثلى للأقمار الصناعية الموجودة في المدار الأرضي المنخفض هي في المتوسط ​​7.8 كم/ثانية.

أمثلة على الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض:

• محطة الفضاء الدولية (400 كم).
• أقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية لمجموعة واسعة من الأنظمة والشبكات.
• مركبات الاستطلاع والأقمار الصناعية.

تعد وفرة الحطام الفضائي في المدار المشكلة الحديثة الرئيسية لصناعة الفضاء بأكملها. الوضع اليوم هو أن احتمالية الاصطدام بين الأجسام المختلفة في المدار الأرضي المنخفض تتزايد. وهذا بدوره يؤدي إلى تدمير وتشكيل المزيد من الشظايا والأجزاء في المدار. تشير التوقعات المتشائمة إلى أن مبدأ الدومينو الذي تم إطلاقه يمكن أن يحرم البشرية تمامًا من فرصة استكشاف الفضاء.

مدار مرجعي منخفض

يُطلق على المرجع المنخفض عادة مدار الجهاز، والذي يوفر تغييرًا في الميل أو الارتفاع أو تغييرات مهمة أخرى. إذا لم يكن الجهاز يحتوي على محرك ولا يقوم بالمناورات، فإن مداره يسمى مدار أرضي منخفض.

ومن المثير للاهتمام أن المقذوفات الروسية والأمريكية تحسب ارتفاعها بشكل مختلف، لأن الأول يعتمد على نموذج بيضاوي الشكل للأرض، والثاني على شكل كروي. ولهذا السبب، هناك فرق ليس فقط في الارتفاع، ولكن أيضًا في موضع الحضيض والأوج.

لإطلاق مركبتين فضائيتين، يتم النظر في مخطط الإطلاق الفردي باستخدام SOYUZ LV وFREGAT LV. يوضح الشكل 10 رسمًا تخطيطيًا لإطلاق المركبة الفضائية الأولى في مدار عامل. تطلق مركبة الإطلاق الرأس الحربي (SC وRB) إلى مدار مرجعي دائري لقمر صناعي على ارتفاع 200 كم. في المدار الأول للمدار المرجعي، يتم تشغيل أول RB (

الخامس 1)، ونتيجة لذلك يتم نقل الجزء الرأسي إلى مدار النقل الأول، والذي يكون فيه ارتفاع الأوج 350 كم، ويختلف وسيطة الحضيض عن وسيطة الحضيض للمدار العامل من النوع الأول بمقدار 180 درجة.

في هذا المدار، في منطقة الأوج، يحدث التنشيط الثاني للـ RB

(الخامس 2) ويتم نقل الرأس الحربي إلى مدار النقل الثاني. ارتفاع الأوج لهذا المدار يساوي ارتفاع الأوج لمدار العمل من النوع الأول. بعد ذلك، يتم فصل أول مركبة فضائية يتم إطلاقها في مدار عامل من النوع الأول عن المرحلة العليا. يتم إجراء المزيد من المناورات لهذه المركبة الفضائية باستخدام نظام الدفع الخاص بها. ويرد وصف تفصيلي لهذه المرحلة في القسم 3.8.

يواصل RB مع المركبة الفضائية الثانية المتبقية تشكيل مدار عمل استوائي. يوضح الشكل 11 بشكل تخطيطي هذه المرحلة من تكوين مدار العمل للمركبة الفضائية الاستوائية. للقيام بذلك، في منطقة العقدة الهابطة لمدار النقل الثاني، يتم تنفيذ التبديل الثالث لجهاز التحكم عن بعد RB ويتم نقل الجزء الرئيسي إلى مدار النقل الرابع، والذي يقع تقريبًا في المستوى من خط الاستواء للأرض. بعد ذلك، يتم فصل المركبة الفضائية الثانية، التي تم إطلاقها في مدار شبه استوائي، عن المرحلة العليا. يتم إجراء المزيد من المناورات لهذه المركبة الفضائية باستخدام

نظام الدفع الخاص. ويرد وصف تفصيلي لهذه المرحلة في القسم 3

.8. وبهذا تكتمل مهام وحدة التسريع.

يتم تلخيص تكاليف الطاقة لـ Fregat RB ونظام دفع المركبات الفضائية أثناء تكوين مدارات العمل في الجدول 5.

الجدول 5

	غاية	القيمة، م / ث
	تشكيل مدار النقل الأول
	تشكيل مدار النقل الثاني
	تشكيل مدار النقل الثالث
	إجمالي تكاليف RB “Fregat”
	تشكيل مدار العمل للمركبة الفضائية الأولى (PS للمركبة الفضائية الأولى)
	تشكيل مدار العمل للمركبة الفضائية الثانية (PS للمركبة الفضائية الثانية)
	تصحيحات لمراحل المركبة الفضائية الأولى والثانية	20.0 لكل مركبة فضائية
	تصحيحات مدارات العمل للمركبة الفضائية الأولى والثانية (مرة واحدة شهريًا تقريبًا لمدة 3 سنوات)	110.0 لكل مركبة فضائية