अंतरिक्ष यान की उड़ानों में भारी ऊर्जा खपत होती है। उदाहरण के लिए, लॉन्च पैड पर खड़े और लॉन्च करने के लिए तैयार सोयुज लॉन्च वाहन का वजन 307 टन है, जिसमें से 270 टन से अधिक ईंधन है, यानी शेर का हिस्सा है। बाहरी अंतरिक्ष में गति पर ऊर्जा की एक पागल राशि खर्च करने की आवश्यकता काफी हद तक सौर मंडल के दूर तक पहुंचने की कठिनाइयों से संबंधित है।
दुर्भाग्य से, इस दिशा में तकनीकी सफलता की अभी उम्मीद नहीं है। प्रणोदक का द्रव्यमान अंतरिक्ष मिशनों की योजना बनाने में प्रमुख कारकों में से एक है, और इंजीनियर उपकरण के संचालन को लम्बा करने के लिए ईंधन बचाने के लिए हर अवसर का लाभ उठाते हैं। गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास पैसे बचाने का एक तरीका है।
अंतरिक्ष में कैसे उड़ें और गुरुत्वाकर्षण क्या है
डिवाइस को निर्वात में ले जाने का सिद्धांत (ऐसा वातावरण जहां से प्रोपेलर, या पहियों, या किसी अन्य चीज़ से धक्का देना असंभव है) पृथ्वी पर बने सभी प्रकार के रॉकेट इंजनों के लिए समान है। यह जेट थ्रस्ट है। गुरुत्वाकर्षण जेट इंजन की शक्ति का विरोध करता है। भौतिकी के नियमों के खिलाफ यह लड़ाई जीत ली गई है1957 में सोवियत वैज्ञानिक। इतिहास में पहली बार, मानव हाथों द्वारा बनाया गया एक उपकरण, जिसने पहली ब्रह्मांडीय गति (लगभग 8 किमी / सेकंड) हासिल कर ली है, पृथ्वी ग्रह का एक कृत्रिम उपग्रह बन गया है।
इसमें लगभग 170 टन लोहा, इलेक्ट्रॉनिक्स, शुद्ध मिट्टी के तेल और तरल ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, जो केवल 80 किलोग्राम से अधिक वजन वाले उपकरण को पृथ्वी की निचली कक्षा में प्रक्षेपित करता है।
ब्रह्मांड के सभी नियमों और सिद्धांतों में से, गुरुत्वाकर्षण, शायद, मुख्य में से एक है। यह सब कुछ नियंत्रित करता है, प्राथमिक कणों, परमाणुओं, अणुओं की व्यवस्था से शुरू होकर आकाशगंगाओं की गति पर समाप्त होता है। यह अंतरिक्ष अन्वेषण में भी बाधा है।
सिर्फ ईंधन नहीं
पहले कृत्रिम पृथ्वी उपग्रह के प्रक्षेपण से पहले ही, वैज्ञानिकों को स्पष्ट रूप से समझ में आ गया था कि न केवल रॉकेटों का आकार और उनके इंजनों की शक्ति को बढ़ाना ही सफलता की कुंजी हो सकती है। शोधकर्ताओं को गणना और व्यावहारिक परीक्षणों के परिणामों से ऐसी तरकीबों की खोज करने के लिए प्रेरित किया गया, जिससे पता चला कि पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर ईंधन की खपत करने वाली उड़ानें कैसी हैं। सोवियत डिजाइनरों के लिए पहला ऐसा निर्णय कॉस्मोड्रोम के निर्माण के लिए साइट का चुनाव था।
चलो समझाते हैं। पृथ्वी का कृत्रिम उपग्रह बनने के लिए, रॉकेट को 8 किमी/सेकेंड तक गति करने की आवश्यकता है। लेकिन हमारा ग्रह ही निरंतर गति में है। भूमध्य रेखा पर स्थित कोई भी बिंदु 460 मीटर प्रति सेकंड से अधिक की गति से घूमता है। इस प्रकार, शून्य समानांतर के क्षेत्र में वायुहीन अंतरिक्ष में प्रक्षेपित एक रॉकेट अपने आप में होगालगभग आधा किलोमीटर प्रति सेकंड मुफ़्त है।
इसलिए, यूएसएसआर के व्यापक विस्तार में, दक्षिण की ओर एक स्थान चुना गया था (बैकोनूर में दैनिक रोटेशन की गति लगभग 280 मीटर / सेकंड है)। 1964 में लॉन्च वाहन पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को कम करने के उद्देश्य से एक और अधिक महत्वाकांक्षी परियोजना दिखाई दी। यह पहला समुद्री कॉस्मोड्रोम "सैन मार्को" था, जिसे इटालियंस द्वारा दो ड्रिलिंग प्लेटफार्मों से इकट्ठा किया गया था और भूमध्य रेखा पर स्थित था। बाद में, इस सिद्धांत ने अंतर्राष्ट्रीय समुद्री प्रक्षेपण परियोजना का आधार बनाया, जिसने आज तक सफलतापूर्वक वाणिज्यिक उपग्रहों का प्रक्षेपण किया।
सबसे पहले कौन था
डीप स्पेस मिशन के बारे में क्या? यूएसएसआर के वैज्ञानिक उड़ान पथ को बदलने के लिए ब्रह्मांडीय पिंडों के गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करने में अग्रणी थे। जैसा कि आप जानते हैं, हमारे प्राकृतिक उपग्रह का उल्टा भाग सबसे पहले सोवियत लूना-1 तंत्र द्वारा खींचा गया था। यह महत्वपूर्ण था कि चंद्रमा के चारों ओर उड़ान भरने के बाद, उपकरण के पास पृथ्वी पर लौटने का समय था ताकि इसे उत्तरी गोलार्ध द्वारा इसकी ओर मोड़ा जा सके। आखिरकार, सूचना (प्राप्त फोटोग्राफिक चित्र) को लोगों तक पहुंचाना था, और ट्रैकिंग स्टेशन, रेडियो एंटीना व्यंजन ठीक उत्तरी गोलार्ध में स्थित थे।
अमेरिकी वैज्ञानिकों द्वारा अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपवक्र को बदलने के लिए गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास का उपयोग करने में कोई कम सफल नहीं रहा। शुक्र के पास एक फ्लाईबाई के बाद इंटरप्लानेटरी स्वचालित अंतरिक्ष यान "मैरिनर 10" को निचली परिधि कक्षा में जाने के लिए गति को कम करना पड़ा औरबुध का अन्वेषण करें। इस युद्धाभ्यास के लिए इंजन के जेट थ्रस्ट का उपयोग करने के बजाय, शुक्र के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र द्वारा वाहन की गति को धीमा कर दिया गया था।
यह कैसे काम करता है
सार्वभौम गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार, आइज़ैक न्यूटन द्वारा प्रयोगात्मक रूप से खोजा और पुष्टि की गई, द्रव्यमान वाले सभी पिंड एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। इस आकर्षण की ताकत को आसानी से मापा और गणना की जाती है। यह दोनों पिंडों के द्रव्यमान और उनके बीच की दूरी दोनों पर निर्भर करता है। जितना करीब, उतना ही मजबूत। इसके अलावा, जैसे-जैसे शरीर एक-दूसरे के करीब आते हैं, आकर्षण बल तेजी से बढ़ता है।
आंकड़ा दिखाता है कि कैसे अंतरिक्ष यान, एक बड़े ब्रह्मांडीय पिंड (किसी ग्रह) के पास उड़ते हुए, अपने प्रक्षेपवक्र को बदलते हैं। इसके अलावा, नंबर 1 के तहत डिवाइस की गति का कोर्स, बड़े पैमाने पर वस्तु से सबसे दूर उड़ान, बहुत थोड़ा बदलता है। डिवाइस नंबर 6 के बारे में क्या नहीं कहा जा सकता है। प्लेनेटॉइड नाटकीय रूप से अपनी उड़ान की दिशा बदलता है।
गुरुत्वाकर्षण गोफन क्या है। यह कैसे काम करता है
गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास के उपयोग से न केवल अंतरिक्ष यान की दिशा बदली जा सकती है, बल्कि इसकी गति को भी समायोजित किया जा सकता है।
यह आंकड़ा एक अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपवक्र को दर्शाता है, जो आमतौर पर इसे तेज करने के लिए उपयोग किया जाता है। इस तरह के युद्धाभ्यास के संचालन का सिद्धांत सरल है: लाल रंग में हाइलाइट किए गए प्रक्षेपवक्र के खंड में, ऐसा लगता है कि डिवाइस इससे दूर भागते हुए ग्रह को पकड़ रहा है। एक बहुत अधिक विशाल पिंड अपने गुरुत्वाकर्षण बल के साथ एक छोटे से पिंड को तितर-बितर करके खींचता है।
वैसे, इस तरह न केवल अंतरिक्ष यान तेज होते हैं। यह ज्ञात है कि आकाशीय पिंड जो तारों से बंधे नहीं हैं, आकाशगंगा में पराक्रम और मुख्य के साथ घूमते हैं। ये दोनों अपेक्षाकृत छोटे क्षुद्रग्रह हो सकते हैं (जिनमें से एक, वैसे, अब सौर मंडल का दौरा कर रहा है), और सभ्य आकार के ग्रह हो सकते हैं। खगोलविदों का मानना है कि यह गुरुत्वाकर्षण गोफन है, यानी एक बड़े ब्रह्मांडीय पिंड का प्रभाव, जो कम भारी वस्तुओं को उनके सिस्टम से बाहर फेंकता है, जो उन्हें खाली जगह की बर्फीली ठंड में अनन्त भटकने के लिए प्रेरित करता है।
कैसे धीमा करें
लेकिन, अंतरिक्ष यान के गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास का उपयोग करके, आप न केवल गति बढ़ा सकते हैं, बल्कि उनकी गति को धीमा भी कर सकते हैं। ऐसी ब्रेकिंग की योजना को चित्र में दिखाया गया है।
लाल रंग में हाइलाइट किए गए प्रक्षेपवक्र के खंड पर, ग्रह का आकर्षण, गुरुत्वाकर्षण स्लिंग वाले संस्करण के विपरीत, डिवाइस की गति को धीमा कर देगा। आखिरकार, गुरुत्वाकर्षण के वेक्टर और जहाज की उड़ान की दिशा विपरीत हैं।
इसका उपयोग कब किया जाता है? मुख्य रूप से अध्ययन किए गए ग्रहों की कक्षाओं में स्वचालित इंटरप्लेनेटरी स्टेशनों को लॉन्च करने के साथ-साथ निकट-सौर क्षेत्रों का अध्ययन करने के लिए। तथ्य यह है कि सूर्य की ओर बढ़ते समय या, उदाहरण के लिए, तारे के सबसे निकट बुध ग्रह की ओर, कोई भी उपकरण, यदि आप ब्रेक लगाने के उपायों को लागू नहीं करते हैं, तो विली-निली में तेजी आती है। हमारे तारे में एक अविश्वसनीय द्रव्यमान और आकर्षण का एक विशाल बल है। अत्यधिक गति प्राप्त कर चुका एक अंतरिक्ष यान सौर परिवार के सबसे छोटे ग्रह बुध की कक्षा में प्रवेश नहीं कर पाएगा। जहाज बस फिसल जाएगाद्वारा, थोड़ा बुध इसे पर्याप्त रूप से नहीं खींच सकता। ब्रेक लगाने के लिए मोटर्स का इस्तेमाल किया जा सकता है। लेकिन चंद्रमा और फिर शुक्र पर सूर्य के लिए एक गुरुत्वाकर्षण प्रक्षेपवक्र, रॉकेट प्रणोदन के उपयोग को कम कर देगा। इसका मतलब है कि कम ईंधन की आवश्यकता होगी, और अतिरिक्त शोध उपकरणों को समायोजित करने के लिए मुक्त वजन का उपयोग किया जा सकता है।
सुई की आँख में लग जाना
जबकि प्रारंभिक गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास डरपोक और झिझक के साथ किए गए थे, नवीनतम इंटरप्लेनेटरी स्पेस मिशन के मार्गों को लगभग हमेशा गुरुत्वाकर्षण समायोजन के साथ नियोजित किया जाता है। तथ्य यह है कि अब खगोल भौतिकीविदों, कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के विकास के लिए धन्यवाद, साथ ही सौर मंडल के निकायों पर सबसे सटीक डेटा की उपलब्धता, मुख्य रूप से उनके द्रव्यमान और घनत्व के लिए, अधिक सटीक गणना उपलब्ध है। और गुरुत्वाकर्षण पैंतरेबाज़ी की गणना अत्यंत सटीक रूप से करना आवश्यक है।
इसलिए, आवश्यकता से अधिक ग्रह से दूर एक प्रक्षेपवक्र बिछाना इस तथ्य से भरा है कि महंगे उपकरण बिल्कुल भी नहीं उड़ेंगे जहाँ इसकी योजना बनाई गई थी। और द्रव्यमान को कम करके आंकने से जहाज के सतह से टकराने का भी खतरा हो सकता है।
युद्धाभ्यास में चैंपियन
जाहिर है, इसे वोयाजर मिशन का दूसरा अंतरिक्ष यान माना जा सकता है। 1977 में लॉन्च किया गया, यह उपकरण वर्तमान में अपने मूल स्टार सिस्टम को छोड़ रहा है, अज्ञात में सेवानिवृत्त हो रहा है।
अपने संचालन के दौरान, उपकरण ने शनि, बृहस्पति, यूरेनस और नेपच्यून का दौरा किया। उड़ान के दौरान, सूर्य का आकर्षण उस पर कार्य करता रहा, जिससे जहाज धीरे-धीरे दूर होता गया। लेकिन, अच्छी तरह से गणना किए गए गुरुत्वाकर्षण के लिए धन्यवादयुद्धाभ्यास, प्रत्येक ग्रह के लिए, इसकी गति कम नहीं हुई, बल्कि बढ़ी। खोजे गए प्रत्येक ग्रह के लिए, मार्ग गुरुत्वाकर्षण गोफन के सिद्धांत पर बनाया गया था। गुरुत्वाकर्षण सुधार के आवेदन के बिना, वोयाजर इसे इतनी दूर भेजने में सक्षम नहीं होता।
वोयाजर्स के अलावा, रोसेटा या न्यू होराइजन्स जैसे प्रसिद्ध मिशनों को लॉन्च करने के लिए गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास का उपयोग किया गया है। तो, रोसेटा, चुरुमोव-गेरासिमेंको धूमकेतु की खोज में जाने से पहले, पृथ्वी और मंगल के पास 4 त्वरित गुरुत्वाकर्षण युद्धाभ्यास किए।
