Vesmírny výzkum

[jura-p]

Tož pohledáním ve wikipedii:
Dráha a orientace stanice
Stanice ISS je umístěna na mírně eliptické nízké oběžné dráze země ve výšce okolo 400 km. Sklon dráhy vůči rovníku je 51,6˚. Tato dráha byla zvolena pro svoji ekonomickou dostupnost z amerických i ruských kosmodromů a proto, že poskytuje možnosti pozorování většiny nejobydlenějších míst na Zemi. Vzhledem k tomu, že v těchto výškách se nachází nepatrné zbytky zemské atmosféry, dochází díky tření k pozvolnému snižování oběžné dráhy stanice. Dráha tak musí být periodicky udržována, jinak by stanice během několika měsíců vstoupila do hustých vrstev atmosféry a shořela.
Udržování oběžné dráhy je zajišťováno raketovými motory servisního modulu Zvezda nebo častěji pomocí motorů zásobovacích lodí Progress.
Orientace stanice na oběžné dráze je určována ohledem na optimální polohu solárních panelů směrem ke Slunci, a také vhodnou pozici radiátorů chladicího systému. Musí též usnadnit manévrování připojovaných kosmických lodí.
Pro tyto účely se používají celkem tři různé orientace. První z nich je nejčastější:
Orientace vůči Zemi s osou laboratorních modulů (X) ve směru letu a zenitovou osou (Z) směřující do středu Země.
Orientace vůči Zemi s osou hlavního nosníku (Y) ve směru letu a zenitovou osou (Z) směřující do středu Země.
V prostoru stálá orientace na Slunce.
Pro udržování a změny orientace jsou na stanici dva různé systémy:
Systém gyroskopů (CMG – Control Moment Gyro) – využívá momentu masivních rotujících setrvačníků. Změnou rychlosti jejich otáčení je dosahováno otáčení stanice kolem příslušné osy X/Y/Z. Využívá pouze elektrické energie dodávané ze solárních článků a je tedy nezávislý na dodávkách ze Země
Systém raketových korekčních trysek – využívá malé raketové motorky na kapalné pohonné látky umístěné na různých místech stanice. Je závislý na drahém doplňování paliva ze Země pomocí zásobovacích lodí Progress.

[Alchymista]

Treba si uvedomiť jednu vec - aby sa stanica (obecne družica) otáčala jedným z vyššie citovaných spôsobov (napríklad "zenitová os (Z) směřující do středu Země"), stačí ju roztočiť okolo príslušnej osy rýchlosťou "jedna otáčka za jeden obeh" - teda asi jedna otáčka za hodinu a pol. Na regulovanie a korigovanie takéhoto pomalého otáčania sú ideálne silové gyroskopy.
Zrýchlenia či spomalenia otáčok o jednu-dve otáčky za minútu vytvára na cca 100kg gyroskope pri ~6600 otáčkach za minutu dostatočný točivý moment voči stanici, aby stanica presne dodržiavala napríklad tangenciálny smer k eliptickej obežnej dráhe. Nie je to ani príliš energeticky náročné, bežný napájací prúd gyroskopu je údajne cca 0,3-0,4 ampéru, v záťaži do dvoch ampérov (bohužiaľ som nenašiel, pri akom napätí - ale typuje že to je riešené ako u lietadiel - teda buď 28V jednosmerných, alebo 3x36V 400Hz alebo najskôr - 3x115V/200V 400Hz - to by dávalo kľudový príkon okolo 20/100W a v pracovnom zábere do 100/500W). A aj natáčanie osí gyroskopov vytvára značné momenty, využiteľné pre zmenu priestorovej orientácie stanice/družice.
Pri správnom riešení a managemente gyroskupiny sa dá činnosť orientačného systému ešte zefektívniť tým, že sa momenty hybnosti doslova "prelievajú" medzi jednotlivými gyroskopmi a riadeným objektom a zostava sa môže celkom alebo aspoň dlhodobo vyhnúť javom ako "singularita" alebo "saturácia" (oba sa musia riešiť použitím raketových motorčekov orientačného systému).

Na prechod medzi rôznymi spôsobmi "orientácie" stanice sa budú používať oba silové systémy - gyroskopický i raketový. Gyroskopický systém sa hodí na pomalé a plynulé zmeny, ideálne ešte aj periodické a reverzné, raketový systém zasa na rýchle, prudké a "neplánovateľné" korekcie - a na desaturáciu gyroskopického systému

[kenavf]

.... aby sa stanica (obecne družica) otáčala jedným z vyššie citovaných spôsobov (napríklad "zenitová os (Z) směřující do středu Země"), stačí ju roztočiť okolo príslušnej osy rýchlosťou "jedna otáčka za jeden obeh" - teda asi jedna otáčka za hodinu a pol. Na regulovanie a korigovanie takéhoto pomalého otáčania sú ideálne silové gyroskopy. ....

To Alchy:
Ďakujem za odpoveď,takže pri geostacionárnych družiciach to bude obdobné,len čas na jednu otočku družice okolo svojej osi,bude 24 hodín?
Ako by to bolo s pomerom odstredivej sily pôsobiacej na družicu a silou príťažlivosti Zeme?

P.S. to nám pri preberaní kinematiky hmotného bodu na fyzike nevysvetlovali

[Alchymista]

To Alchy:
Ďakujem za odpoveď,takže pri geostacionárnych družiciach to bude obdobné, len čas na jednu otočku družice okolo svojej osi, bude 24 hodín?
Ako by to bolo s pomerom odstredivej sily pôsobiacej na družicu a silou príťažlivosti Zeme?

P.S. to nám pri preberaní kinematiky hmotného bodu na fyzike nevysvetlovali

V podstate ano. Použivajú sa tam samozrejme rôzne triky, ktoré stabilizaciu družice uľahčujú a riešia rôzne ďalšie problémy. Jeden z problémov stabilizácie napríklad vyplíva aj z nutnosti plynule natáčať solárne panely za Slnkom. Spojenie by malo byť cez nejaký krúžok a kartáč, pretože panely sa vlastne otáčajú stále jedným smerom, takže káblik by sa zatočil... Lenže - pri každom obehu sa družica na GEO dostáva do zemského tieňa - a tak sa práve neosvetlené panely otočia o 360° späť - a je to...

Odstredivá sila a príťažlivá sila sú v približnej rovnováhe. To je proste nutný dôsledok/podmienka pri orbitálnom pohybe. Záleží na tom, "z ktorej strany" orbitálny pohyb vyšetruješ - či začneš od "teleso obieha po obežnej dráhe", alebo "ako sa bude pohybovať teleso v gravitačnom poli telesa, keď bude odtredivá sila a príťažlivá sila v rovnováhe". Rovnováha síl je všeobecne iba približná - dokonalá by bola len dokonale homogennom gravitačnom poli a na presne kruhovej dráhe - pri pohybe po eliptickej dráhe sú tam aj ďalšie zrýchlenia.

Nevysvetlovali... 2/3 žiakov a študentov má z toho guláš aj bez detailov.

[bacil]

Kosmická loď není jediný bod, ale soustava bodů, které mají interakci s gravitací. Tím, že silové pole má určitý "tvar", ani loď není homogenní koule (tj. něco jako hmotný bod), dojde postupně k její orientaci k ose své dráhy. Síla ale nebude moc velká a pro okamžitý efekt jí bude zřejmě potřeba pomoci.

Uvažte si na 2 stejně dlouhé gumy z tepláků malou motyku nebo sekyrku tak, aby byla uvázaná jednou na začátku a podruhé na konci. Teď to kolem své osy roztočte a pokud to neuletí a nezasekne se to zvědavému sousedovi do hlavy, můžete pozorovat, co to udělá.

[Grif]

Vím přesně co to udělá.Ne podle zákona gravitace, ale zákona McMurphyho mám tu motyku v hlavě já.

[kenavf]

Kosmická loď není jediný bod, ale soustava bodů, které mají interakci s gravitací. Tím, že silové pole má určitý "tvar", ani loď není homogenní koule (tj. něco jako hmotný bod), dojde postupně k její orientaci k ose své dráhy. Síla ale nebude moc velká a pro okamžitý efekt jí bude zřejmě potřeba pomoci.
..

Máš na mysli niečo ako vzájomná poloha "metacentra a těžiště" u námornej lode.Ale u námornej lode je vztlak významne veľká hodnota preto účinkuje okamžite. https://cs.wikipedia.org/wiki/Plov%C3%A ... etacentrum

Tá tvoja varianta má samozrejme podmienku či sa naozaj teleso na obežnej dráhe "zastabilizuje" ťažiskom smerom k Zemi,respektíve ak by sme ho dostali do tejto polohy rýchlejšie pomocou motorov či sa v tejto polohe už samovolne udrží.

[Alchymista]

Družice stabilizované gadientom gravitačného poľa majú obvykle typickú konštrukciu - zo základného telesa vychádza dlhá tyč so závažím. Družica sa potom orientuje tak, že tyč trčí do priestoru a opačná základňa smeruje k Zemi.

Fyzikálny princíp stabilizácie gravitačným poľom je ten istý, na základe ktorého má Mesiac a iné telesá viazanú rotáciu.

[petrp]

Rusko hledá kosmonauty pro novou loď, mají letět na Měsíc
Ruská kosmická agentura dnes zahájila otevřený nábor nových kosmonautů, kteří mají jako první použít novou kosmickou loď k cestě na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS) a na Měsíc. Na tiskové konferenci v Moskvě to oznámil náměstek šéfa Roskosmosu Alexandr Ivanov. Do konce roku má být vybráno šest až osm nových kosmonautů. Vybraní kandidáti poprvé vyzkoušejí kosmickou loď Feděracija k letu na ISS a stanou se zároveň prvními Rusy, kteří vkročí na povrch Měsíce, řekl Ivanov. Hlásit se mají ruští občané starší 35 let, výhodou je působení v leteckém nebo kosmickém průmyslu. Povinná je znalost angličtiny, národnost ani pohlaví nerozhoduje.
Kosmická loď Feděracija má v budoucnu nahradit dosavadní dopravní lodi Sojuz a Progress. Na oběžnou dráhu má v budoucnu posádky dopravovat nosná raketa Angara. Vývoj nové kosmické lodi začal v roce 2009, první bezpilotní start se má uskutečnit z nového kosmodromu Vostočnyj v roce 2019.

http://www.ceskenoviny.cz/zpravy/rusko- ... ic/1461292

[Alchymista]

Treba sa na to pozerať takto: výcvik kozmonauta trvá cca dva roky, ale výcvik "prvej generácie" kozmonautov pre novozavádzanú loď minimálne dvojnásobok - teda zhruba štyri roky. Ide o to, že je tam dosť veľa vecí, ktoré sa musia "najprv zistiť" a potom odladiť, a overiť, či sa to tak robí správne.

[Hektor]

Oddiel kozmonautov Ruska má 40 členov. Nerozumiem prečo nevyužijú ich ale hľadajú nováčikov. Tiež ten vek 35 rokov je trochu moc, čakal by som vysokoškolákov 26-27 . Trochu to podozrievam z náboru do profesie o ktorú nieje záujem, ale to je blbosť.

[Aaron Goldstein]

Jen moje spekulace, ale soudím, že ten věk souvisí se zkušenostmi s praktickým výzkumem... Přeci jen není každý Sheldon Cooper, aby ukončil VŠ v 16 letech... Pokud někdo ukončí VŠ ve +22, k tomu nějaké speciální studium, tak na tu praktickou část mnoho nezůstane...

[riho]

Trefa Aarone. Mladých kozmonautov bolo treba v začiatkoch kozmonautiky, kedy boli lode viac menej automatické a nikto nevedel ako bude beztiažový stav vplývať na človeka. Preto sa vyberali fyzicky odolní, mladí piloti. V súčasnosti už nie je problém, ak má kozmonaut,alebo astronaut okuliare, čo bolo kedysi nemysliteľné. A vekový priemer sa hýbe okolo 40 rokov. Predsa len je to vysokokvalifikované zamestnanie, kde je prax obrovský bonus. Neil Armstrong mal takmer 39 rokov, keď pristál na Mesiaci a Buzz Aldrin už mal 39 a pol roka. Takže 35 rokov je naozaj tá spodná hranica.

[kenavf]

Světové prvenství: Španělé vypustili vesmírnou raketu pomocí balónu

http://vesmir.stoplusjednicka.cz/unikat ... u-z-balonu

Neviem ako je to s energetickou bilanciou.
Ak to odštartuje z výšky 25 km tak ušetria 25km potenciálnej energie ale aj tak musí teleso zrýchliť na prvú kozmickú rýchlosť a tam je asi tá energetická náročnosť podstatne vyššia(100 násobne?).
Akurát si ušetria prelet hustými vrstvami atmosféry u toho neviem energetickú bilanciu odhadnúť.

[riho]

Světové prvenství: Španělé vypustili vesmírnou raketu pomocí balónu

http://vesmir.stoplusjednicka.cz/unikat ... u-z-balonu

Neviem ako je to s energetickou bilanciou.
Ak to odštartuje z výšky 25 km tak ušetria 25km potenciálnej energie ale aj tak musí teleso zrýchliť na prvú kozmickú rýchlosť a tam je asi tá energetická náročnosť podstatne vyššia(100 násobne?).
Akurát si ušetria prelet hustými vrstvami atmosféry u toho neviem energetickú bilanciu odhadnúť.

Neušetríš "len" prelet hustými vrstvami, ale aj hmotnosť prvého stupňa plus jeho paliva a vďake menšiemu aerodynamickému zaťaženiu môžeš ušetriť na hmotnosti ostatných stupňov.

[Alchymista]

Pri "veľmi malých nákladoch" by to fungovať mohlo. Ide o to, že pre malé náklady (~100kg) tvoria aerodynamické a gravitačné straty celkom významnú časť všetkých strát a požadovaná Vchar nie je obvyklých 9200-9500m/s, ale až 9700-10000m/s (+500-800m/s).
V tomto koncepte zrejme dúfajú, že im podarí odbúrať veľkú časť gravitačných strát vynesením do veľkej výšky a "horizontálnym štartom" a zároveň aj veľkú časť aerodynamických strát štartom v riedkej atmosfére (tlak je tam okolo 4000Pa = ~1/25 pri hladine).
To by im mohlo ušetriť až nejakých 1000 metrov k charakteristickej rýchlosti. A rozdiel vo Vchar 9500m/s a 8500m/s je prakticky dvojnásobná nosnosť na LEO.

[kenavf]

pri akej rýchlosti sa obvykle oddeľuje prvý stupeň?

[Alchymista]

Záleží od rakety - býva to niekde medzi 2000-4000m/s, pre Falcony to je niečo medzi 1750-2100 m/s, pre Saturn V ~2600m/s, ale napríklad Ariane 5 odhadzuje boostre SRB pri ~2050m/s a vodíkový motor Vulcain potom vypína až pri 6900m/s

[kenavf]

Záleží od rakety - býva to niekde medzi 2000-4000m/s, pre Falcony to je niečo medzi 1750-2100 m/s, pre Saturn V ~2600m/s, ale napríklad Ariane 5 odhadzuje boostre SRB pri ~2050m/s a vodíkový motor Vulcain potom vypína až pri 6900m/s

Koľko kg paliva by potreboval taký štart z balonu na urýchlenie 1kg družice, z nuly na prvú kozmickú, z výšky 25km?

[Beda]

https://speyer.technik-museum.de/en/spaceshuttle-buran

Buran v muzeu