मैंने एक्जामर्स जांच के लिए खोज की और अंतरिक्ष राजमार्गों के बारे में सच्चाई पाई

यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी का एक्सोमार्स अंतरिक्ष यान वर्तमान में एक खगोलीय राजमार्ग पर मंडरा रहा है, जो लाल ग्रह की सात महीने की यात्रा में आठ दिन का है। हम जानते हैं कि यह 19 अक्टूबर को मंगल ग्रह पर आएगा, लेकिन यह एक महीने में कहां होगा? या जुलाई का चौथा? इसका स्थान मेरे लिए गणना योग्य लग रहा था।लॉन्च के समय अंतरिक्ष यान के त्वरण समय, मंडराती गति और मंगल से दूरी को देखते हुए, मुझे लगा कि मैं कुछ संख्याओं में कमी कर सकता हूं। यह था - मुझे अब पता है - शुद्ध हब्रीस। रॉकेट विज्ञान एक सांस्कृतिक टचस्टोन है, यहां तक ​​कि एक कारण के लिए एक क्लिच।

अंतरिक्ष यान खोजने की कोशिश करते हुए मुझे यह पता चला।

ईएसए के मिशन एनालिसिस ऑफिस के आकाशीय यांत्रिकी विशेषज्ञ माइकल खान, पीएचडी जैसे स्थलीय सड़कों की तरह अंतरिक्ष राजमार्गों की व्याख्या नहीं की गई है, जब मैंने एक्सोमार्स का पता लगाने के लिए उनकी सलाह मांगी थी। अगर कोई बात ध्यान में रखना है, तो वह कहते हैं, यह है: अंतरिक्ष में कोई सीधी रेखाएं नहीं हैं। खूबसूरती से लिखे गए ई-मेल में, उन्होंने बताया कि क्यों हम सभी को एक वक्र पर ड्राइव करना सीखना होगा - और क्यों अंतरिक्ष यात्रा का भविष्य हमारे विचार से असीम रूप से अधिक जटिल है।

उसके स्पष्टीकरण को संक्षेप में प्रस्तुत करने का प्रयास करने के बजाय, मैं इसे नीचे पेस्ट करने जा रहा हूं क्योंकि यह सुंदर है।

मुझे खगोलीय यांत्रिकी का डर है, जो कि अंतरिक्ष (प्राकृतिक या मानव निर्मित) में सभी कक्षाओं के प्रक्षेपवक्र की गणना से जुड़ा हुआ विज्ञान है, जो आप मान रहे हैं उससे थोड़ा अलग काम करता है।

पृथ्वी से दूसरे ग्रह पर (इस मामले में, मंगल ग्रह) एक अंतरप्राणिक हस्तांतरण एक सीधी रेखा पर उड़ने की बात नहीं है, जैसे कि विमान पृथ्वी पर, या समुद्र के माध्यम से मंडरा रहे जहाज की तरह है दिए गए तरीके से दिशा में कुछ बदलाव। यह सौर प्रणाली में काम करने का तरीका नहीं है। क्योंकि यह इस तरह से काम नहीं करता है, मुझे नहीं लगता कि यह सरल, मोटा और तैयार गणना करना आसान होगा कि एक्ज़ामर्स किस समय होगा।

मूल रूप से, अंतरिक्ष के माध्यम से किसी वस्तु की उड़ान को नियंत्रित करने वाले प्रकृति के नियम सदियों पहले आइजैक न्यूटन और जोहान्स केपलर द्वारा थे। मैं बस थोड़ा सा सरल करूंगा: पृथ्वी और मंगल की परिक्रमा जो कि कम या ज्यादा गोलाकार हैं (मंगल के लिए, यह काफी सच नहीं है, लेकिन यह शुरुआत के लिए काम करता है)। अब हमारे पास पृथ्वी की कक्षा है, सूर्य के चारों ओर एक विस्तृत वृत्त, और मंगल की कक्षा, एक व्यापक वृत्त भी है जिसके केंद्र में सूर्य भी है।

ExoMars द्वारा पीछा हस्तांतरण प्रक्षेपवक्र एक दीर्घवृत्त है। जहां यह दीर्घवृत्त सूर्य के सबसे करीब है, यह पृथ्वी की कक्षा में प्रवेश करता है। जहां यह उप से सबसे दूर है, यह मंगल की कक्षा में आता है। अंतरिक्ष यान इस सबसे निचले बिंदु से सबसे दूर तक उड़ता है। यह एक्पामर्स को लॉन्च करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रोटॉन एम रॉकेट द्वारा लगाए गए भारी वृद्धि से दीर्घवृत्त तक पहुंच गया, इसे इतनी तेजी से और तेजी से फेंकना कि अंतरिक्ष यान वास्तव में आवश्यक हस्तांतरण को पूरा करने के लिए पृथ्वी की सही गति और दिशा के साथ गुरुत्वाकर्षण को छोड़ देता है मंगल की ओर। इस बिंदु (पृथ्वी से बच) पर, एक्सोमार्स सूर्य की कक्षा में अपनी कक्षा में पृथ्वी की तुलना में काफी तेज था।

इस स्थानांतरण से दीर्घवृत्त पर, ExoMars की गति लगातार कम होती जाएगी। यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों है, एक घड़ी पेंडुलम की कल्पना करें, जैसा कि पेंडुलम झूलता है, यह धीमा और धीमा चलता है। क्योंकि ऊर्जा के दो प्रकार हैं: संभावित ऊर्जा (= ऊंचाई ऊर्जा) और गतिज ऊर्जा (= गति ऊर्जा)। अंतरिक्ष यान की कक्षा में एक निश्चित कुल ऊर्जा होती है। यह लांचर द्वारा प्रदान किया गया था। यह ऊर्जा नहीं बढ़ती है। यह पॉकेट मनी या वेतन की तरह है, हमें बस इसे अंतिम बनाना है।

यदि रॉकेट ने इसे पर्याप्त ऊर्जा नहीं दी होती, तो एक्सोमार्स कक्षा मंगल ग्रह की कक्षा तक नहीं पहुंच पाती। इसके विपरीत, यदि रॉकेट ने बहुत अधिक ऊर्जा प्रदान की होती, तो अंतरिक्ष यान की कक्षा मंगल की कक्षा से आगे निकल जाती। तो हम चाहते थे (और मिल गया) बिल्कुल सही मात्रा में ऊर्जा, बहुत कम नहीं, लेकिन बहुत ज्यादा नहीं। यह पॉकेट मनी या वेतन से अलग है, जहां बहुत अधिक निश्चित रूप से बहुत कम से बेहतर है।

अब, अण्डाकार हस्तांतरण पर, यह अंतरिक्ष यान सूर्य से दूर मंगल की कक्षा की ओर चढ़ रहा है, और सूर्य अपने गुरुत्वाकर्षण के साथ अंतरिक्ष यान में जा रहा है। इसलिए जैसे-जैसे एक्सोएमर चढ़ रहा है, उसकी ऊंचाई ऊर्जा बढ़ती जा रही है। इसलिए, गति ऊर्जा घटनी चाहिए। कुल ऊर्जा एक समान रहती है। तो मंगल ग्रह की अपनी उड़ान पर, ExoMars लगातार धीमा और धीमा हो जाता है।

स्थानांतरण की गणना करने के लिए, एक बात जो बिल्कुल ध्यान में रखना है वह है सूर्य के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण का आकर्षण। सौर प्रभाव पर प्रकाश के बहुत छोटे दबाव और सौर मंडल में ग्रहों के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव जैसे अन्य प्रभाव भी हैं, और निश्चित रूप से हमें कक्षा को बदलने के लिए ExoMars में रॉकेट इंजन का उपयोग करने के लिए हर बार ध्यान रखना होगा। । लेकिन यह सब सौर गुरुत्वाकर्षण की तुलना में बहुत कम प्रभाव डालता है।

अनिवार्य रूप से, हम एक कंप्यूटर का उपयोग करते हैं जो अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपवक्र की गणना करने के लिए सभी कारकों को ध्यान में रखते हैं जो प्रक्षेपवक्र को प्रभावित करते हैं, और हम यह भी माप सकते हैं कि अंतरिक्ष यान कहाँ है और यह कितनी तेजी से यात्रा कर रहा है जब सिग्नल पृथ्वी से यात्रा करने में लगते हैं। अंतरिक्ष यान और पीछे और समय के साथ सिग्नल की आवृत्ति बदल जाती है।

बाद के ई-मेल में उन्होंने कहा:

आपके द्वारा देखी जाने वाली सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि ExoMars प्रक्षेपवक्र, अंतरिक्ष में सभी प्रक्षेपवक्र की तरह, विशिष्ट रूप से घुमावदार है। अंतरिक्ष में कोई सीधी रेखाएं नहीं हैं। एक बार जब आपके पास पिंड होते हैं, जिसमें द्रव्यमान होते हैं, जैसे कि तारे और ग्रह, आपके पास गुरुत्वाकर्षण होता है, और गुरुत्वाकर्षण की उपस्थिति में, सब कुछ घटता है। वक्र प्राकृतिक हैं, सीधी रेखाएं नहीं हैं। पृथ्वी से मंगल तक घुमावदार लाल रेखा के बाद तय की गई दूरी लगभग 500 मिलियन किलोमीटर है, जिसे उस परिप्रेक्ष्य में रखा जा सकता है। आधा अरब किलोमीटर।