Pregunta:
¿Existe alguna ventaja en el lanzamiento de naves espaciales desde una latitud alta, o por qué se construyó Plesetsk tan al norte?
gerrit
2013-07-19 15:32:50 UTC
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Para el lanzamiento de satélites u otras naves espaciales, existe una ventaja significativa en estar cerca del ecuador: el momento angular ayuda a ganar velocidad inicial y uno puede lanzarse en cualquier inclinación. La mayoría de los puertos espaciales para los lanzamientos orbitales se encuentran, de hecho, en latitudes más bajas, con al menos una excepción importante: el cosmódromo de Plesetsk está a 63 ° N, y es, según Wikipedia, el puerto espacial más activo en Tierra para lanzamientos en órbita o espacio interplanetario.

Desde la caída de la Unión Soviética, es el único puerto espacial ruso nacional, y la tierra vacía alrededor es beneficiosa para la seguridad de dejar caer diferentes etapas de cohetes a la tierra. Pero Rusia tiene muchas tierras vacías en latitudes más bajas (aunque incluso Kazajstán Baikonur está a 46 ° N), entonces, ¿por qué se construyó Plesetsk en su lugar actual para empezar? ¿Hay alguna ventaja de lanzar desde una latitud tan alta?

Cuatro respuestas:
#1
+24
PearsonArtPhoto
2013-07-19 15:44:58 UTC
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Hay algunas ventajas al lanzar una nave espacial desde una latitud alta, dependiendo de lo que quieras exactamente. La principal ventaja de un sistema de este tipo son las órbitas muy inclinadas. La mayoría de los satélites terrestres bajos se benefician de una alta inclinación y, de hecho, muchos se colocan en lo que se conoce como una "órbita síncrona solar" con una ligera inclinación retrógrada. Si se está lanzando con una inclinación retrógrada, en realidad debe eliminar toda la rotación de la ubicación desde la que se lanza, lo que hace más difícil alcanzar la órbita desde cerca del ecuador. Sin embargo, sería más difícil lanzar un satélite ecuatorial, por ejemplo.

La velocidad de rotación en el ecuador es aproximadamente 40000 km / 24 horas, o 1670 km / hora La velocidad orbital mínima de la Tierra es aproximadamente 29000 km / hora. Por lo tanto, si bien obtienes una ventaja en la velocidad de rotación de la rotación de la Tierra, no es lo suficientemente significativa cuando otros factores no juegan un papel importante, de hecho, hay muchos más factores con los que lidiar.

Y como @ernestopheles proporcionó en su respuesta, hay muchas razones no técnicas para tener eso como ubicación, a saber, que era una instalación de lanzamiento de misiles balísticos intercontinentales nucleares, y como muchos de ellos están fuera de servicio, están disponibles , pero transportarlos a otro lugar no tiene mucho sentido. Además, las instalaciones también están disponibles.

Bien, no me di cuenta de que para las órbitas retrógradas, es más fácil de lograr desde latitudes altas.
Para órbitas retrógradas significativamente inclinadas, sí. Lanzar directamente a la órbita ecuatorial retrógrada desde el ecuador es más barato que lanzar desde, digamos, 45 grados de latitud y girar su órbita los 45 grados restantes.
#2
+19
s-m-e
2013-07-19 15:42:19 UTC
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Crear solo otro lado de lanzamiento (nacional) no es precisamente fácil ni barato. Hay mucha logística que atender.

Para su pregunta, debe comprender la historia de los vuelos espaciales rusos y Plesetsk. Fue construido para lanzar misiles balísticos intercontinentales sobre el polo norte hacia América del Norte. Tenga en cuenta que los cohetes Soyuz se derivaron del cohete R-7, que se desarrolló inicialmente para transportar ojivas nucleares. Tanto la Soyuz moderna como la R-7 comparten el mismo tipo de plataformas de lanzamiento, ensamblaje, etc. Además, mantener Plesetsk abierto para p. Ej. Los lanzamientos polares (alta inclinación) todavía tienen sentido desde un punto de vista puramente técnico.

#3
+7
CallMeTom
2020-01-14 16:00:14 UTC
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Órbitas de Molniya

Según lo escrito por Aurovrata

Plesetsk está en una situación ideal para lanzar satélites a las órbitas de Molniya, y como resultado vio muchos más lanzamientos que Baikonour.

A o mejor LA órbita de molniya tiene una inclinación de 63,4 °. Las lauchpades se encuentran a unos 62,9 ° N.

Así que el lanzamiento es casi recto al este (que te da la máxima entrada de la rotación de la tierra) no tienes que cambiar mucho tu inclinación para terminar en una órbita molniya.

Cambiar tu inclinación es una de las maniobras costosas de combustible que puedes hacer , así que intentas comenzar en la órbita inclinada correcta (fácil si apuntas a una inclinación más grande que tu latitud, no es posible de otra manera). Sabiendo que comenzarán un montón de Molniyas, los soviéticos pensaron que sería más efectivo construir un cosmódromo en una latitud ligeramente por debajo de 63,4 ° que perder mucho deltaV con cada inicio.

muy buena respuesta!
#4
+4
Aurovrata
2016-11-16 15:28:45 UTC
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El sitio de lanzamiento ideal

Las respuestas anteriores señalan que hay muchos factores que influyen en la elección de un sitio de lanzamiento adecuado. Sin embargo, asumiendo un requisito estratégico para el acceso al espacio a largo plazo, los factores predominantes son una buena limpieza sin áreas pobladas al este del sitio de lanzamiento y lo más cerca posible del ecuador.

Por qué lanzar hacia el este

La rotación de la Tierra puede ayudar al lanzamiento de un cohete al aumentar su capacidad de carga útil. La superficie de la tierra tiene una velocidad tangencial (paralela a la superficie de la tierra) que está hacia el este. Esta es la razón principal por la que empresas como Sea Launch desarrollaron una plataforma marítima que arrastran hacia el ecuador para obtener el máximo impulso de velocidad.

Encontré una demostración matemática como un responder a una pregunta similar en este hilo utilizando la ecuación del cohete de Tsiolkovsky:

$ v_f = v_eln (\ frac {m_i} {m_f}) $

que te permite calcular la masa inicial de tu cohete $ m_i $ en función de tu masa final $ m_f $ (cohete vacío + carga útil), la velocidad orbital final $ v_f $ y la velocidad de escape del cohete $ v_e $.

Teniendo en cuenta que esta ecuación no toma en consideración la fuerza gravitacional que actúa sobre el cohete, aún podemos comprender cómo la velocidad de rotación de la Tierra juega un papel en la economía de los lanzamientos de cohetes. $ v_e $ y la masa final $ m_f $ son constantes para una combinación dada de cohete + carga útil. La velocidad orbital final $ v_f $ en realidad cambia dependiendo de la posición de la plataforma de lanzamiento con respecto al ecuador.

La velocidad tangencial de la Tierra en el ecuador es su circunferencia ($ 2 \ pi r $, $ r $ = 6000 kilómetros impares) dividido por el tiempo que se tarda en dar la vuelta, un poco menos de 24 horas, lo que da una velocidad total de 465 m / s.

Por lo tanto, insertar todos los números en la ecuación permite calcular la masa inicial $ m_i $ de nuestro cohete si se lanza desde el ecuador o desde una posición con una velocidad tangencial menor. Cuanto más cerca del ecuador, menor $ m_i $ para producir el mismo total $ v_f $.

Hay 2 formas alternativas de calcular esto, manteniendo $ m_i $ constante aumentando $ m_f $ permitiendo una mayor carga útil para lanzamientos ecuatoriales, o para mantener constante tanto $ m_f $ como $ m_i $ y calcular un $ v_f $ más grande que permita órbitas más altas.

El hilo original en realidad los calcula para el cohete Soyuz lanzado en diferentes latitudes .

El lanzamiento ecuatorial hace una diferencia en la carga útil que puede transportar un cohete debido a la naturaleza exponencial de la ecuación. Si comparamos las órbitas LEO (independientemente de su orientación, ya sea ecuatorial, polar o intermedia), las ganancias son bastante pequeñas, del orden de cientos de kg.

Sin embargo, si comparamos las órbitas GTO, donde el se envían la mayoría de las cargas útiles comerciales, por lo que las ganancias pueden aumentar en un hasta un 25%. La razón principal de esto es el hecho de que un cambio de plano orbital debe tener efecto, razón por la cual Sea Launch desarrolló su plataforma de lanzamiento de plataforma marítima ya que los ahorros económicos valieron la pena.

Además, un Un estudio de la NASA que se remonta a 1959 realizó un cálculo detallado de la reducción del costo de lanzamiento de un cohete Saturno desde el ecuador en comparación con Cabo Cañaveral y concluyó que los LEO ecuatoriales son un 80% menos costosos en cuanto a propulsores debido a la necesidad cambios en el plano orbital.

Se puede ver una derivación más detallada de la ecuación del cohete con la fuerza de gravedad que actúa sobre el cohete en línea en el sitio web del MIT. Tenga en cuenta también que la puesta en escena de cohetes reduce la capacidad de carga útil real. Si decimos que un cohete de 2 etapas es 80% de combustible, 10% de cohete y 10% de carga útil, la carga útil de la primera etapa es la 2da etapa, por lo que la carga útil real es el 10% de la 2da etapa, o el 10% del 10% de la cohete inicial, es decir, 1%.

¿Por qué Rusia lanzó tantos satélites desde Plesetsk?

Plesetsk no es el sitio de lanzamiento ideal; sin embargo, los rusos necesitaban desarrollar soluciones orbitales alternativas para satisfacer sus necesidades. Acceder a órbitas de la OSG para satélites de comunicación / meteorológicos / espías era demasiado caro y, por lo tanto, desarrollaron una solución alternativa que, en cambio, aprovechó las desventajas de la ubicación del sitio de Plesetsk en una oportunidad.

Alto Los sitios de lanzamiento de latitude son más adecuados para acceder a órbitas polares u órbitas muy elípticas (u órbitas HEO).

Se satisfizo la necesidad de Rusia de comunicaciones y satélites meteorológicos perfeccionando la órbita HEO conocida como la órbita Molniya (Rayo en ruso). Las órbitas de Molniya son órbitas de velocidad variable, más lentas en el apogeo (el punto más alejado de la Tierra) y más rápidas en el perigeo (la aproximación más cercana a la Tierra).

Los rusos perfeccionaron esta órbita hasta el punto de que el satélite orbitaría el doble de la Tierra en un día, con un apogeo centrado en Rusia y otro centrado en Estados Unidos. Esto llevó a satélites de doble función, espiando a los EE. UU. 9 horas del día, luego recorriendo el fondo de la Tierra y sirviendo como satélites de comunicación / transmisión / meteorológicos para la Unión Soviética durante otras 9 horas del día (ver esto ilustración).

La desventaja de esta órbita es que requiere varios satélites para proporcionar una cobertura continua para toda la superficie de Rusia. Los satélites también están expuestos a los cinturones de radiación de Van Allan 4 veces al día, lo que reduce su vida útil. Los rusos actualizaron los satélites con regularidad, refinando las órbitas y la tecnología de los satélites.

Plesetsk está en una ubicación ideal para lanzar satélites en las órbitas de Molniya y, como resultado, vio muchos más lanzamientos que Baikonour.



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