Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

И не всё так просто. Ниже чуть подробнее, можно ознакомиться с нюансами космических полетов.

Если интересно, почему космические спутники могут поворачивать или постоянно смотреть в одну точку в невесомости, советую очень хорошую и простую статью с примерами на Хабре. , автор . (). Ниже приведу основные тезисы. (Я не знаю можно ли копировать статью целиком)

Двигатели ориентации

Небольшие двигатели, которые будут управлять ориентацией аппарата

Стабилизация вращением

Всем нам с детства известна способность волчка сохранять вертикальное положение. Если раскрутить космический аппарат, он будет вести себя совершенно также, сохраняя стабилизацию по оси вращения.

Если нас устраивает стабилизация по одной оси, мы не собираемся поворачивать аппарат в разные стороны и делать фотографии с длинной выдержкой, этот способ может оказаться очень экономным.

Маховик (Reaction wheel)

Так же как кошка, которая в падении закручивает хвост в противоположную перевороту туловища сторону, космический аппарат может управлять ориентацией с помощью маховика. Например, если мы хотим повернуть аппарат по часовой стрелке:

1. Начальное состояние: аппарат неподвижен, маховик неподвижен.
2. Раскручиваем маховик против часовой стрелки, аппарат начинает поворачиваться по часовой стрелке.
3. Когда повернулись на нужный угол: останавливаем вращение маховика, аппарат останавливается.

Гиродин (Control moment gyroscope)

Свойство волчка сохранять вертикальное положение можно использовать еще одним способом - на него можно опереться

Если поместить такой волчок в подвесную систему, то можно, «опираясь» на него, поворачиваться в нужную сторону. Такие конструкции называются силовыми гироскопами или гиродинами. Главное отличие гиродина от маховика - в том, что маховик жестко установлен на одной оси и управляет ориентацией, изменяя скорость своего вращения. Гиродин же установлен в подвесе, который может вращаться в одной или нескольких плоскостях, и может не менять скорость своего вращения.

С точки зрения функциональности, гиродин - это «продвинутый» маховик. Гиродины эффективнее обычных маховиков, но и сложнее. Они могут управлять ориентацией гораздо более тяжелых аппаратов, но разделяют достоинства и недостатки маховиков.

Электромагнитная система ориентации

Магнитное поле Земли способно поворачивать стрелку компаса, значит, эту силу можно использовать для того, чтобы управлять ориентацией космического аппарата. Если поставить на спутник постоянные магниты, то действующая сила будет неуправляемой. А если поставить катушки-соленоиды, то, подавая на них ток, можно создавать нужный управляющий момент:

Три соленоида, установленных в перпендикулярных плоскостях, позволяют управлять ориентацией спутника по всем трем осям. Точнее, они обеспечивают хорошее управление по двум осям, стремясь установить аппарат как стрелку компаса. Управление по третьей оси обеспечивается изменением направления магнитного поля Земли при полете аппарата по орбите.

Гравитационная стабилизация

Притяжение двух тел обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Поэтому, если наш спутник выдвинет длинный шест с грузом, то получившаяся «гантель» будет стремиться занять вертикальное положение, когда ее нижняя часть будет притягиваться к Земле чуть сильнее, чем верхняя.

Аэродинамическая стабилизация

Следы земной атмосферы заметны и выше ста километров, а большая скорость спутников означает, что они будут сильнее тормозиться. Обычно эта сила очень мешает, потому что спутники достаточно быстро тормозятся, спускаются еще ниже и сгорают в плотных слоях атмосферы. Но, тем не менее, это сила, которая действует всегда против вектора орбитальной скорости, и ее можно использовать.

Солнечный парус

Для построения ориентации можно еще использовать . Солнечный парус обычно рассматривается как способ движения, но на спутник сложной формы с антеннами и солнечными батареями Солнце тоже будет действовать. Это может рассматриваться как помеха для других систем ориентации, либо, если разработчики рассчитали моменты сил заранее, это можно использовать для помощи построения ориентации спутника. Уже в 1973 году зонд Маринер-10, отправившийся к Венере и Меркурию, использовал солнечное давление для построения ориентации аппарата. Вдохновляет находчивость

А мы знаем, что чтобы происходило движение, необходимо воздействие некоторой силы. Тело либо само должно оттолкнуться от чего-нибудь, либо стороннее тело должно толкнуть данное. Это хорошо известно и понятно нам из жизненного опыта.

От чего оттолкнуться в космосе?

У поверхности Земли можно оттолкнуться от поверхности либо от находящихся на ней предметов. Для передвижения по поверхности используют ноги, колеса, гусеницы и так далее. В воде и воздухе можно отталкиваться от самих воды и воздуха, имеющих определенную плотность, и потому позволяющих взаимодействовать с ними. Природа для этого приспособила плавники и крылья.

Человек создал двигатели на основе пропеллеров, которые во много раз увеличивают площадь контакта со средой за счет вращения и позволяют отталкиваться от воды и воздуха. А как быть в случае безвоздушного пространства? От чего отталкиваться в космосе? Там нет воздуха, там ничего нет. Как осуществлять полеты в космосе? Вот тут-то и приходит на помощь закон сохранения импульса и принцип реактивного движения. Разберем подробнее.

Импульс и принцип реактивного движения

Импульс это произведение массы тела на его скорость. Когда тело неподвижно, его скорость равна нулю. Однако тело обладает некоторой массой. При отсутствии сторонних воздействий, если часть массы отделится от тела с некоторой скоростью, то по закону сохранения импульса, остальная часть тела тоже должна приобрести некоторую скорость, чтобы суммарный импульс остался по-прежнему равным нулю.

Причем скорость оставшейся основной части тела будет зависеть от того, с какой скоростью отделится меньшая часть. Чем эта скорость будет выше, тем выше будет и скорость основного тела. Это понятно, если вспомнить поведение тел на льду или в воде.

Если два человека будут находиться рядом, а потом один из них толкнет другого, то он не только придаст тому ускорение, но и сам отлетит назад. И чем сильнее он толкнет кого-либо, тем с большей скоростью отлетит сам.

Наверняка, вам приходилось бывать в подобной ситуации, и вы можете представить себе, как это происходит. Так вот, именно на этом и основано реактивное движение .

Ракеты, в которых реализован этот принцип, выбрасывают некоторую часть своей массы на большой скорости, вследствие чего сами приобретают некоторое ускорение в противоположном направлении.

Потоки раскаленных газов, возникающие в результате сгорания топлива, выбрасываются через узкие сопла для придания им максимально большой скорости. При этом, на величину массы этих газов уменьшается масса ракеты, и она приобретает некую скорость. Таким образом реализован принцип реактивного движения в физике.

Принцип полета ракеты

В ракетах применяют многоступенчатую систему. Во время полета нижняя ступень, израсходовав весь свой запас топлива, отделяется от ракеты, чтобы уменьшить ее общую массу и облегчить полет.

Количество ступеней уменьшается, пока не остается рабочая часть в виде спутника или иного космического аппарата. Топливо рассчитывают таким образом, чтобы его хватило как раз для выхода на орбиту.

Правообладатель иллюстрации NASA

Астронавты, работающие на Международной космической станции, совершили выход в открытый космос для выполнения ремонтных работ. И, хотя все прошло по плану и без происшествий, каждый раз, когда члены экипажа МКС покидают пространство станции, их подстерегают опасности.

Но что же может случиться с ними в открытом космосе?

1. Опасность утонуть в космосе

Космический скафандр можно сравнить с маленьким индивидуальным космическим кораблем. И, как с любым кораблем, с ним может случиться авария.

Это в полной мере испытал на себе итальянский астронавт Лука Пармитано, когда при выходе в космос в 2013 году его шлем неожиданно стал заполняться водой.

Как выяснилось позже, вода поступала из системы охлаждения. А поскольку в состоянии невесомости она не стекает вниз, вода скопилась в шлеме, попав астронавту в глаза, уши и нос.

Пармитано был вынужден срочно вернуться на МКС, чтобы не захлебнуться

"Я направился в сторону шлюза, а вода продолжала прибывать – вспоминает итальянский астронавт. – Она полностью залила мне глаза и нос. Я не мог ничего разглядеть, ничего услышать. Я не мог дышать. Когда я попытался сообщить на землю, что у меня проблемы, и я не могу найти вход, они не могли меня расслышать, а я не мог услышать их. Я ощутил себя полностью изолированным. И тогда, вместо того, чтобы зацикливаться на проблеме и думать, что со следующим вдохом я могу захлебнуться, я принялся искать решение".

В итоге Пармитано ощупью добрался до шлюза, мимо "неприкасаемых зон" – участков внешней обшивки станции с острыми выступающими деталями, которые могут повредить скафандр, – и оказался в безопасности.

Итальянский астронавт - не единственный, у кого возникли проблемы со скафандром.

Во время выхода в космос в 2001 году канадский астронавт Крис Хэдфилд почувствовал раздражение в левом глазу, который тут же начал слезиться. Слезы в невесомости собрались в пузырь, который закрыл и правый глаз.

Крис практиически ослеп, находясь в открытом космосе, да еще и с дрелью в руках.

Опасаясь, что жжение могло быть вызвано утечкой ядовитого газа в скафандре, в центре управления полетами посоветовали Крису продуть систему, чтобы избавиться от загрязнения. И хотя инстинкт выживания подсказывал астронавту, что избавляться от воздуха в космосе не стоит, он последовал совету, и это решило проблему.

Слезы тем временем смыли раздражитель, Крис вновь прозрел, прекратил стравливать ценный кислород и вернулся на станцию.

Как выяснилось, раздражение было вызвано утечкой специальной смеси, служащей для предотвращения запотевания визора.

2. Опасность уплыть от станции

Хотя ни один астронавт пока еще не потерялся в космосе, Хэдфилд говорит, что именно этого он боялся больше всего - даже больше, чем погибнуть на старте или сгореть при входе в плотные слои атмосферы.

Все, кто выходит в открытый космос, постоянно привязаны к МКС плетеным стальным тросом длиной 26 метров.

Обычно астронавты работают в команде по двое. Пока они не вышли из шлюза, отделяющего помещение станции от открытого космоса, они связаны друг с другом.

Первый астронавт, покидающий станцию, сначала привязывает свой трос к корпусу МКС, а затем – трос напарника. После этого второй астронавт отстегивает свой трос от крепления в шлюзе и присоединяется к товарищу снаружи.

Таким образом, риск отцепиться от станции сводится к минимуму. Но что делать астронавту, если он все же неожиданно отправится в свободный полет?

"У нас есть реактивные ранцы, вы нажимаете на рукоятку, и из маленького углубления перед вами появляется джойстик, - объясняет Хэдфилд. – С помощью этого джойстика можно управлять ранцем и подлететь обратно к станции".

Однако в 1973 году у астронавтов Пита Конрада и Джо Кервина таких ранцев не было. Они находились снаружи космической станции "Скайлэб" и пытались раскрыть заклинившую панель солнечной батареи, когда она неожиданно развернулась, вытолкнув их в космос.

К счастью, тросы не лопнули, а сами астронавты не потеряли самообладания, и если верить их отчету, они вернулись на станцию в веселом настроении.

3. Опасность закипания крови

Скафандр, в котором астронавты выходят в космос, находится под давлением, и любой прокол может привести к фатальным последствиям.

В вакууме человеческая плоть расширяется в два раза по сравнению с нормальными условиями. Это на собственном опыте выяснил пилот ВВС США Джозеф Киттингер, совершивший в 1960 году затяжной прыжок из стратосферы. Во время прыжка произошла разгерметизация его правой перчатки, и рука сильно раздулась.

Это не помешало Киттингеру успешно завершить прыжок, а на земле рука вернулась в нормальное состояние. Впрочем, ему сильно повезло: если бы не выдержал его скафандр или шлем, он не выжил бы перепада давления.

Впрочем, главную проблему при разгерметизации может вызвать потеря воздуха. В этом случае астронавт уже через 15 секунд потеряет сознание от кислородного голодания.

Именно это произошло с одним испытателем НАСА, который во время аварии при испытаниях в Хьюстоне в 1966 году оказался в условиях, близких к вакууму.

По его собственному описанию, он почувствовал, как слюна закипает у него на языке, после чего потерял сознание.

В космосе без защиты скафандра, обеспечивающего давление, жидкость в человеческом теле начнет вскипать по мере расширения содержащихся в ней газов. Так что если вы не успеете испытать недостаток кислорода, вас убьет что-то другое, и очень быстро.

Однако небольшие пробоины в скафандре еще не означают неминуемую гибель.

В 2007 году американский астронавт Рик Мастраччо обнаружил небольшой разрез у большого пальца на внешнем слое его левой перчатки.

"Я вижу внутренний слой под вектраном, - сообщил в ЦУП Мастраччо. - Ума не приложу, откуда взялась эта дыра".

Этот случай почти точь в точь повторил инцидент, который произошел с другим американским астронавтом Робертом Бимером за 8 месяцев до этого. Тогда Бимер обнаружил на одной из перчаток разрез длиной в 2 сантиметра, который он скорее всего получил, когда переносил прибывшее на шаттле оборудование на МКС.

Этот выход в космос завершился без проблем, но если бы разрез был глубже и нарушил герметизацию, могла бы возникнуть чрезвычайная ситуация.

Скафандр астронавта состоит из семи слоев, которые защищают его от микрометеоритов. Эти крошечные частицы весят не более грамма, но их скорость относительно МКС может достигать 36200 км/ч.

При этом никакой скафандр не сможет уберечь вас от более крупных объектов. В настоящее время НАСА отслеживает более 500 тыс. рукотворных обломков космического мусора, находящихся на земной орбите, - от старых космических аппаратов до деталей, попавших на орбиту при запусках.

Около 20 тыс. из этих объектов размером с крупный апельсин или больше.

4. Опасность переутомления

Когда американские астронавты Скотт Келли и Челл Линдгрен совершили свой первый выход в космос, они провели там более семи часов, смазывая роботизированный манипулятор, подключая кабели и устанавливая термозащиту на прибор по измерению интенсивности светового излучения.

Одна из причин необходимости столь долгого пребывания в открытом космосе заключается в том, что, несмотря на невесомость, 160-килограммовый костюм остается громоздким, и работать в нем нелегко.

"Если вы ткнете пальцем в человека, одетого в скафандр НАСА, у вас будет ощущение, что вы давите на волейбольный мяч: у этого материала точно такая же жесткость, - объясняет Хэдфилд. – При каждом движении вы вынуждены преодолевать такое же упругое сопротивление. Поэтому вы возвращаетесь с космической прогулки физически абсолютно измотанным, порой с кровавыми мозолями, и все из-за скафандра, работать в котором – сплошное мучение".

К тому же в условиях невесомости астронавты не могут просто стоять на месте и делать свое дело. Если они пытаются повернуть гаечный ключ, их тело пытается вращаться в противоположном направлении. Поэтому им приходится прилагать дополнительные усилия просто для того, чтобы удержаться на месте.

"Что бы вы ни делали в космосе, вам приходится затрачивать на это вдвое больше усилий, и это еще одна из причин делать все медленно", - говорит Хэдфилд.

Когда люди устают, они чаще совершают ошибки. Если вы дома оступитесь с работающей дрелью в руках, то можете оказаться в больнице. Но когда вы находитесь на орбите на высоте 400 километров, вызвать скорую помощь не удастся.

5. Опасность неизвестности

С тех пор, как советский космонавт Алексей Леонов в 1965 году совершил первый выход в открытый космос, космические прогулки стали почти обыденным делом. Но тот, первый выход, хотя и длился всего 12 минут, чуть не закончился трагедией.

Инженеры не учли, что скафандр Леонова в условиях космического вакуума увеличится в объеме. Когда космонавт попытался вернуться в свой корабль, он не мог пролезть в люк. В итоге ему пришлось стравить воздух и частично снизить давление в скафандре, прежде чем он смог протиснуться внутрь.

Когда в том же году Эд Уайт стал первым американцем, совершившим выход в открытый космос, он не мог знать о злоключениях Леонова, тогда подобного рода сведения были засекречены, и о них стало известно намного позже.

Однако у Уайта возникли собственные проблемы с входным люком. Когда он вернулся в корабль, он некоторое время не мог зафиксировать его в закрытом положении, а виной тому была дефектная пружина.

Если бы астронавт не смог закрыть люк, его космический корабль Джемини IV не вернулся бы на Землю.

Вдобавок командир корабля Джеймс МакДивитт, находившийся внутри капсулы, получил инструкцию с Земли перерезать трос Уайта в случае, если у того закончится кислород или он потеряет сознание.

С 1965 года список неожиданностей, которые могут произойти во время выхода в космос, заметно сократился, но не исчерпался полностью.

"Астронавты стараются избавиться от переживаний заранее, - говорит Хэдфилд. – Мы годами стараемся в деталях предугадать, что может пойти не так, чтобы, когда настанет момент, вас не парализовал страх. Потому что кому нужен перепуганный астронавт?"