Mavzu-1: Kosmonavtika fani va uning rivojlanish bosqichlari

MAVZU: Orbital manyovrlar (korreksiya). Orbitada yaqinlashish va tutashtirish.
REJA:
1.Orbital manyovrlar.
2.Orbita korreksiyasi.
3.KA ni orbitadan chiqarish va Yerga qo’ndirish.
4.Orbitada KA larni yaqinlashtirish va tutashtirish.
Orbitada uchayotgan Yer SY larini harakat yo’nalishini qo’yilgan maqsadga muvofiq o’zlashtirish zarur va uni orbital manyovrlar deyiladi. Bunday holatni o’rganish uchun quyidagicha fikr Yuritamiz. Yo’ldosh orbitasi Yuqori aylana orbitasidan yoki Yuqori perigey nuqtasiga ega bo’lgan yoki perigey nuqtasi past bo’lgan elliptic orbitadan iborat bo’lsin. Ularning orbitasini o’zgartirish uchun raketaning oxirgi bosqichida yoki yo’ldoshning dvigateli yordamida uning tezligini qo’shimcha impuls orqali o’zgartirish mumkin.
Yerning A nuqtasidan uchirilgan yo’ldoshning Yuqori apogeyga ega bo’lgan orbitaga chiqarish uchun yo’ldoshni raketalar orqali dastavval B nuqtaga chiqariladi va uni C nuqtagacha harakatlanishi ta’minlanadi. Yo’ldosh C nuqtaga yetib kelganda yangi bosqich dvigateli yoki dastlabki bosqich dvigatelini qayta qayta ishga tushirish orqali ikkinchi orbitaga o’tqaziladi, ya’ni KA ning tezligi o’zgarsa uning orbitasi ham o’zgaradi. Ikkinchi orbitaning apogeyi D nuqta albatta, A nuqtaning ustida bo’ladi. Bu nuqtada bajarilgan ish takrorlanadi va natijada uchinchi orbitaga o’tadi. Bunday usul bilan mo’ljallangan orbitaga chiqarishning noqulayligi C nuqta ko’rinishi sohasida yotmaydi. Bunday usul bilan «Molniya» yo’ldoshi uchirilgan. Bu vaqtda D nuqtada olgan orbital tezligi 3,08m/s orbita tekisligi ekvator tekisligi bilan ustma – ust tushadi. Orbitaning balandligi 35793 km ga teng va orbita statsionar bo’ladi. Bu uchirilgan yo’ldosh C nuqtaning ko’rinish sohasida bo’lmaganligi sababli ma’lum bir hatolarga yo’l qo’yish mumkin. Buning natijasida mo’ljallangan aylanish davrini hosil qilishda yo’ldosh sharq yoki g’arb tomonga siljitish hususiyatiga ega bo’lib, buni yo’qotishga harakat qilinadi. Uni belgilangan nuqtaga keltirish uchun qo’shimcha ta’sirlardan foydalanib, orbitasi o’zgartiriladi. Bu hodisani orbita korreksiyasi deyiladi.
Statsionar yo’ldoshda kuzatiladigan siljishini yo’qotish maqsadida orbitani pasaytirish mumkin. Agar yo’ldosh Yer sirtidagi nuqtadan orqada qolayotgan bo’lsa ko’tarish mumkin.
Agar yo’ldosh yerdagi belgilangan nuqtadan o’tib ketsa, bunday holatlarda yo’ldoshga qo’shimcha tezlik beriledi yoki sekinlashtiriladi, ya]ni tormozlashtiriladi. Bunday usul bilan 1978 yil yanvar oyida amerikadan sutkalik yo’ldosh uchirildi. Bunday usul bilan 1963, 1965, 1967 yilda bitta ko’taruvchi raketa yordamida bir juft yo’ldosh 2 xil orbitaga olib chiqib qo’ydi. Bu yo’ldoshlar bir – biridan 130⁰ -140⁰ ga farq bilan harakatlanadi. Bunday usul bilan uchirish yoqilg’ini tejash imkoniyatini beradi. Orbitadagi korreksiyasi va manyovrlarini bajarishda imkoniyat darajasida yoqilg’ini tejash alohida axamiyatga ega. Bunda 2 bosqichli, 3 bosqichli manyovrlar o’tkazish zarur. Qaysi holatlarda 2 bosqichli, qaysi holatlarda 3 bosqichli manyovrlar o’tkazish sharti o’rganib chiqilgan. Agar aylana orbitaning radiusi 11,9 R_yer dan katta bo’lsa, 3 bosqichli manyovrlar o’tkaziladi. Agar orbita radiusi 11,9 R_yer ga teng bo’lsa, ular 2 bosqichli manyovrlar foydali bo’ladi. Shunga asoslanib, orbita radiusi 11,9 R_yer gat eng bo’lgan orbitani o’tish orbitasi deyiladi. Harakatlanayotgan yo’ldosh orbitasi orbita manyovrlar jarayonida o’zgarishi mumkin. Harakat orbitasini α ga burish talab etilsin, bu vaqtda qabul qilinadigan qo’shimcha tezlik quyidagi qonun asosida aniqlanadi.

Bu yerda v – yo’ldoshni orbitadagi tezligi.
Ekvatorial orbitada harakatlanadigan KAni qutb orbitaga o’tkazish uchun qo’shimcha tezlik quyidagicha aniqlanadi. Bu tezlik :
- parabolik tezlik
Matematik yo’l bilan keltirib chiqarilgan.
Bu tezlikka ega bo’lgan yo’ldosh Yerdan Oyga tomon yoki Marsga tushib va undan Yerga qaytib kelishi uchun yetadigan yoqilg’i zahirasiga ega bo’lishi kerak. Bundan ko’rinadiki, Yer atrofida harakatlanadigan KA larni orbitasini o’zgartirish ancha qimmatga tushar ekan. Shundan umumiy orbitani burish masalasida aylana orbitasida uzunchoq ellips orbitasiga o’tish alohida ahamiyatga ega. Chunki apogey nuqtasidagi tezlik kichik bo’lib uni ixtiyoriy burchakka burish oson bo’ladi. Bu vaqtdagi beriladigan tezliklar ko’tarilish nuqtasiga kelganda sekinlashtiriladi va bunda qo’shimcha tezlik ga teng bo’ladi. Masalan, h=200 km balandlikda kritik tezlik 64 km /s ga teng.Agar og’ish burchagi i=50⁰ bo’lgan vaqtda orbita radiusi 6630km bo’lib, tezlik 4,485km/s , 400 km balandlikda esa 4,5 km/s gat eng bo’ladi. Bu o’zgarishga 11 sutka vaqt ketadi. Yer atrofida harakatlanayotgan yo’ldoshlarni Yerga tushirish masalasi kasmanaftikaning asosiy masalalaridan biridir.Suniy yo’ldoshni va boshqa sayyoralarga uchirilgan aparatlarni Yerga tushirish uchun ularni harakat trayektoriyasini uch qismga ajratib olinadi.
1-qism. Pastlashish trayektoriyasi bo’lib,bu jarayonda ayrodinamik ta’sir kichik.
2-qism. Orbitaning asosiy qismi bo’lib bunda (atmosferaning) aerodinamik ta’sir kuchli bo’ladi. Bu oraliqda og’irlikning ortishi yani Yuklanish hosil bo’ladi yani og’rlik quyidagi qonun orqali aniqlanadi.
P=m(g+a)
P=m(g-a)
Bundan tashqari havoning qizishiligini yengish jarayonida SY qiziydi.
Quyuq atmosferaga kirganda F_q = . Ish bajaradi va u quyidagicha aniqlanadi.
A=F_q h =const.
3-qism. Bu qismda esa trayektoriya to’g’ri chiziqli holatga aylantiriladi. Bunda qarhilik kuchi og’irlik kuchining harakat yo’nalishidagi proyeksiyasiga tenglashtiriladi va natijada uni harakati tekis harakatga aylanadi.
Yo’ldoshlar Yer atrofida uchishda o’zaro bir – biri bilan yaqinlashtirilishi va tutashtirilishi mumkin. Bunday uchirilishlarning o’ziga xos maqsadi mavjud shunga qarab turib ularning uchrashuvini ta’minlash talab etiladi. KA larni o’zaro tutashtirishda yoki uchrashtirishda ularning birini passiv, ikkinchisini aktiv deb olinadi. Ularni chiqarish usullari 3 turli bo’ladi.
1.Bir vaqtdagi uchirish – bu vaqtda KA ya’ni ikkita KA har xil kosmodromdan yoki bitta kosmodromdan uchiriladi va bu uchirilgan yo’ldoshlar fazonong belgilangan nuqtasiga bir vaqtda yetib kelib, shu yerda ular o’zaro tutashtiriladi.
2.Ketma –ket uchirish – bunday uchish bitta kosmodromdan yoki har xil kosmodromdan bo’lishi mumkin. Bunda harakat orbitalari tekisligi o’zaro kesishishi kerak. Chunki har ikkala yo’ldosh shu kesishish nuqtasiga teng yetib kelishi va shu nuqtada ular uchrashishi ta’minlanadi.
3. ... oldindan yo’ldosh kutish orbitasiga chiqariladi va u manyovr qilish orqali ikkinchi KA ni harakat orbitasiga o’tkaziladi va unga yaqinlashtiriladi. Bunday yo’nalishda hosil qilingan harakat orbitasini Gommon orbitasi deyiladi. Bu orbitani nemis olimi nomiga berilgan. Unda AA ellips orbitasi bilan uchiriladi. Bu orbitaning apogeyi ikkala KA ning uchrashish C nuqtasi bo’lib aktiv apparatning chiqarilgan balandligi perigey nuqtasi A nuqta bo’ladi. A nuqtadan tezligini o’zgartirgan A₁A₁ c nuqtaga olib kelish vaqti mavjud, bu vaqtda KA o’z orbitasini D nuqtasida bo’lishi kerak. D nuqtadan c nuqtagacha ketgan vaqt A nuqtadan C nuqtagacha ketgan vaqtga teng bo’lishi zarur.
AOD burchak boshlang’ich konfiguratsiya burchagi. A nuqtadagi tezligi sekin – asta D nuqtaga yetib oladi,(42- rasm) lekin uning yo’nalishi o’zgaradi. Gomon orbitasi planetalarga uchirishda ham qo’llanilgan. KA larning o’zaro uchrashishni ta’minlashda boshlang’ich konfiguratsiya burchagini hisoblash alohida ahamiyatga ega. KA larning bir – birini kutish vaqti ularni burchak tezliklariga va boshlang’ich konfiguratsya burchagiga va burchak tezligiga quyidagicha bog’langan.

Demak, kutish vaqti aylanib chiqish davriga bo’gliq ekan. Bu yo’ldoshlarni bir – biriga nisbatan harakatlanishi Yerdan turib kuzatiladi va ularni birgalikdagi korinma harakatiga tegishli bo’lgan davr sinodik davr deyiladi.

Agar yo’ldoshlarni aylanish davrlari bir – biriga yaqin bo’lsa, ya’ni siderik davr, u holda sinodik davr katta bo’ladi. Agar aktiv harakatlanadigan apparatning orbitasi passiv harakatlanadigan yo’ldosh orbitasi Yuqori bo’lsa, u holda passiv harakat sekinroq harakatlanib, bu yerda kuzatiladigan konfigiratsiya Q son aktiv apparatning tezligiga bog’liq bo’lib qoladi. Bu imkoniyatiga ega bo’lganda ularning tezliklarini bir – biriga nisbatan qanday tezlik bilan harakat qilishligi alohida ahamiyatga egadir. Bu vaqtda PA Yulduzlar yaqinida harakatsiz deb olinadi. AA ga ega impuls yordamida uning tezligi oshiriladi. Agar ular orasidagi masofa 1 km bo’lsa, unga yo’naltiruvchi tezlik 5m/s ga teng bo’lishi kerak. U mo’ljalga yaqinlashganda u ya]ni ular orasidagi masofa 100 m bo’lganda ularni bir – biriga nisbatan tezligi bir necha m/s gat eng bo’lishi kerak. Ular tutashtirish jarayoni natijasida ularning nisbiy tezligi bir necha m/s gat eng bo’ladi. Bu oraliqda kimyoviy yo’l bilan ishlaydigan kichik tortishish kuchiga ega bo’lgan dvigatel ishni bajaradi. Tutashtirish avtomatik yo’li bilan yoki KA icdagi inson qo’li bilan boshqariladi. Bu vaqtda PA to’xtatilmaydi, xuddi shunday usul KA da kuzatilgan. Tutastirish tezligi 0,1 – 0,2 m/s bo’lgan appolon bilan SoYuz KA lari tutashtirilgan ularning nisbiy tezligi 0,25m/s, qayta tutashtirilganda esa 0,15 – 0,8 m/s .Demak KA larni kosmik fazoda manyovrlar o’tkazish orqali orbitalari o’zgartiriladi va ular o’zaro tutashtiriladi.

Nazorat savollari.

1.Orbital manyovrlar qanday amalga oshiriladi?

2.KA ni Yerga qaytarishda qanday o’zgartirishlar amalgam oshiriladi.
3.KA ni tutashtirish imkoniyatlarini ko’rsating.
4.Harakat konfugratsiyasini tushintiring.