Человечество всегда интересовалось космосом. Возможность космических путешествий и открытия далеких миров будоражила воображение. Как известно, ближайшее к Земле небесное тело – Луна. Поэтому, в начале освоения космоса, человечество стремилось именно туда. Вспомни, наверняка в детстве тебе хотелось стать космонавтом, и ты задавал себе вопрос: «Сколько времени займет полет до космоса?»
Сейчас интерес к космосу только усилился – везде новости о достижениях NASA, а высказывания Илона Маска о науке воспринимаются как пророчества о будущем.

12 апреля был совершен первый орбитальный полет советским космонавтом Юрием Гагариным. Под знаменитое «Поехали!» он впервые настолько приблизился к небесным телам.

Сегодня даже самые старые космические корабли могут доставить человека в космос довольно быстро. Но всем интересно, сколько же времени это займет.

Для начала нужно понять, что мы называем «космосом». Если речь идет о конце земной атмосферы, то это примерно 100 км вверх. Это место еще называют линией Кармана. Это означает, что ты прошел термосферу и теперь находишься в экзосфере. Для справки – МКС движется вокруг Земли на высоте около 435 км.

Где начинается космос?

Четкой границы между атмосферой и космосом нет. Обычно за границу считают мезосферу – это высота от 500 до 1000 км от Земли.

Время полета до космоса

Минимальное время – около 5 минут. Быстрее не получится, так как ускорение не должно превышать 9,8 м/с². Приборы могут не выдержать больших перегрузок. Среднее время полета ракеты составляет от 8 до 12 минут.

Продолжительность полета до орбитальной станции

До Международной космической станции можно добраться за 6 часов. Ранее это занимало 2 дня, в ближайшее время длительность полета сократится до 1,5 часов.

Сколько времени необходимо для полета до Луны?

Расстояние от Земли до Луны составляет 380-400 тыс. км. В среднем, путь к ней занимает 3-5 дней. Время в пути зависит от типа космического корабля и его скорости. Например, аппарат, движущийся со скоростью 58 тыс. км/ч, достиг Луны за 8 часов и 35 минут. Сейчас ведутся разработки мощных двигателей и различных моделей космических аппаратов, что в будущем позволит сократить время полета.

Какова величина первой космической скорости?

Речь идет о наименьшей скорости, необходимой для движения объекта по круговой орбите вокруг Земли – 7,9 км/с. Этого недостаточно, чтобы преодолеть гравитационное притяжение нашей планеты, поэтому существует и вторая космическая скорость.

Теперь ты знаешь – чтобы рассчитать время полета до космоса, нужно учитывать множество факторов, в частности, эффективность используемого топлива и конечное место назначения.

Советуем прочитать: Со скольки лет наступает совершеннолетие в России, с 18 или с 21? Мнения разнятся, и я не могу разобраться

Почему «Союз» летел к МКС двое суток или увлекательная баллистика

Начиная с 2013 года, космические аппараты «Союз» совершают полеты на МКС по короткой шестичасовой траектории. Этот способ более удобен для экипажа, и переход на двухсуточную схему стыковки обычно свидетельствует о возникновении каких-либо проблем. Однако на этот раз никаких неисправностей не было, и для «Союза ТМА-18М» изначально планировалась именно двухсуточная схема. Почему так произошло?

Историческая справка

Два состыкованных космических аппарата «Союз»

За многие годы развития космонавтики СССР/Россия и США исследовали разнообразные алгоритмы стыковки с разной продолжительностью. Абсолютный рекорд по скорости стыковки принадлежит нам — весной 1968 года два беспилотных аппарата «Союз» с названиями «Космос-212» и «Космос-213» сумели состыковаться всего через 47 минут после запуска второго корабля. Пилотируемый рекорд также мог бы быть нашим, если бы Георгию Береговому на «Союзе-3» удалось состыковаться с беспилотным «Союзом-2» — он оказался на расстоянии 200 метров от цели менее чем через час после старта. Однако Береговому не повезло, и рекорд самой быстрой пилотируемой стыковки принадлежит Конраду и Гордону, которые состыковали «Джемини-11» с мишенью «Аджена» за 1 час 34 минуты. Что касается полетов к орбитальным станциям, до 2013 года рекорд принадлежал американцам — миссии к станции «Скайлэб» стыковались через 8 часов после запуска. В СССР же до 1986 года использовали суточную схему стыковки, а с началом работы станции «Мир» перешли на двухсуточную схему, которая была применена и на МКС.

Немного физики

Описать процесс сближения и стыковки словами просто. Необходимо всего лишь сформировать такую орбиту, чтобы оказаться рядом с целью, погасить относительную скорость, сблизиться и состыковаться. В действительности, конечно, этот процесс гораздо сложнее. У «Союза» не любая начальная орбита возможна, и топливо у него ограничено. В таких условиях ключевыми параметрами становятся фазовый угол и его допустимый диапазон.

Фазовый угол — это угол между космическим аппаратом и целью в плоскости орбиты.
Фазовый диапазон — это допустимые значения фазового угла, при которых стыковка возможна.

Для двухсуточного режима фазовый диапазон чрезвычайно велик — около 150°, а фазовый угол обычно находится в пределах 200-400°. Шестичасовой режим гораздо строже — необходимо удерживаться в фазовом угле 30±15°. Чтобы успеть состыковаться за шесть часов, баллистики прибегли к хитрости — сразу после выведения корабль получает данные для коррекции орбиты на основе расчетных параметров выведения (ведь в реальности ракета-носитель всегда слегка отклоняется). Затем, на втором витке, его орбиту анализируют на Земле и отправляют данные для двух коррекционных импульсов, которые исправляют ошибку выведения. Напомним, что один виток занимает примерно 90 минут, т.е. на все операции по стыковке есть всего четыре витка.

Советуем прочитать: Как правильно: сдавать или здавать?

План маневров «Союза ТМА-16М». Начальные два импульса являются расчетными, а последующие два — корректирующими. Обратите внимание на активное движение — импульсы происходят приблизительно каждые полчаса

План маневров «Союза ТМА-18М».

Математик-жонглер

Запуск к МКС с Байконура возможен один раз в сутки.
МКС теряет высоту непредсказуемо — в зависимости от солнечной активности.
МКС может быть вынуждена выполнить маневр уклонения от космического мусора в заранее неизвестный день.
Необходимо, чтобы стыковка происходила на дневной стороне орбиты и в пределах видимости наземных пунктов управления на нашей территории.
Параметры орбиты необходимо поддерживать совместимыми с последующими запусками и посадками, с горизонтом планирования примерно на год.

Солнечный фактор

Шестичасовая схема для «Союза ТМА-18М» стала невозможной по двум причинам. Во-первых, МКС пришлось уклоняться от космического мусора 26 июля. Во-вторых, подвела солнечная активность — она оказалась намного ниже прогнозируемой, что сделало околоземное пространство более «чистым» от молекул атмосферы, и МКС снижалась медленнее расчетных значений. Возможность сдвинуть запуск на один день была использована еще в июне из-за аналогичного уклонения от мусора и низкой солнечной активности, что сделало дату старта 1 сентября непригодной. Весь август сохранялась некоторая интрига — несмотря на отказ от одной коррекции орбиты, фазовый угол подходил к критическому значению. Не повезло — в итоге он превысил допустимое значение, и не осталось других вариантов, кроме двухсуточной схемы.

Теоретически можно было бы попробовать затормозить МКС, однако это чрезвычайно затратное решение. Чтобы использовать двигатели «Прогресса», пристыкованного к модулю «Звезда», необходимо было бы дважды разворачивать четырехсоттонную станцию на 180°. Это бы привело к значительным затратам топлива. Существует также интересная альтернатива — ЦУП Москвы мог бы попросить ЦУП Хьюстона установить панели солнечных батарей МКС перпендикулярно направлению полета, чтобы они улавливали максимум молекул атмосферы и замедляли станцию. Но это решение тоже не всегда осуществимо, так как солнечные батареи должны обеспечивать станцию энергией и не могут произвольно менять свое положение.

Советуем прочитать: Сроки обжалования судебного решения о разводе

Нет предела совершенству

Интересно, но шестичасовая схема не является пределом. Когда «Союзы» и «Прогрессы» перейдут на «Союз-2.1а», новый цифровой носитель с более высокой точностью выведения позволит исключить два импульса коррекции и сократить полет к МКС на один виток или полтора часа. По заверениям баллистиков, фазовый диапазон уменьшится незначительно, до 25-28°. Теоретически, при изменении алгоритма сближения с МКС, время полета можно будет сократить еще больше, и даже стыковка за один виток в будущем не кажется абсолютно невозможной.