भूस्थैतिक उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते? प्राथमिक भौतिकी: उपग्रह पृथ्वी पर क्यों नहीं गिरते? आईएसएस कक्षा से क्यों नहीं गिरता है।

अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) एक बड़े पैमाने पर है और, शायद, इसके संगठन के संदर्भ में सबसे जटिल मानव जाति के इतिहास में तकनीकी परियोजना को लागू किया गया है। हर दिन, दुनिया भर के सैकड़ों विशेषज्ञ यह सुनिश्चित करने के लिए काम कर रहे हैं कि आईएसएस अपने मुख्य कार्य को पूरी तरह से पूरा कर सके - असीमित बाहरी अंतरिक्ष और निश्चित रूप से, हमारे ग्रह का अध्ययन करने के लिए एक वैज्ञानिक मंच बनने के लिए।

जब आप आईएसएस के बारे में समाचार देखते हैं, तो कई सवाल उठते हैं कि एक अंतरिक्ष स्टेशन आम तौर पर अत्यधिक अंतरिक्ष स्थितियों में कैसे काम कर सकता है, यह कैसे कक्षा में उड़ता है और गिरता नहीं है, लोग उच्च तापमान और सौर विकिरण से पीड़ित हुए बिना इसमें कैसे रह सकते हैं।

इस विषय का अध्ययन करने और ढेर सारी जानकारी एकत्र करने के बाद, मुझे यह स्वीकार करना होगा कि उत्तर के बजाय मुझे और भी अधिक प्रश्न प्राप्त हुए।

आईएसएस किस ऊंचाई पर उड़ान भरता है?

आईएसएस पृथ्वी से लगभग 400 किमी की ऊंचाई पर थर्मोस्फीयर में उड़ता है (जानकारी के लिए, पृथ्वी से चंद्रमा की दूरी लगभग 370,000 किमी है)। थर्मोस्फीयर अपने आप में एक वायुमंडलीय परत है, जो वास्तव में अभी तक पूरी तरह से अंतरिक्ष नहीं है। यह परत पृथ्वी से 80 किमी से 800 किमी की दूरी पर फैली हुई है।

थर्मोस्फीयर की ख़ासियत यह है कि तापमान ऊंचाई के साथ बढ़ता है और एक ही समय में काफी उतार-चढ़ाव हो सकता है। 500 किमी से ऊपर, सौर विकिरण का स्तर बढ़ जाता है, जो उपकरणों को आसानी से निष्क्रिय कर सकता है और अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है। इसलिए, आईएसएस 400 किमी से ऊपर नहीं उठता है।

आईएसएस पृथ्वी से ऐसा दिखता है

आईएसएस के बाहर तापमान क्या है?

इस विषय पर बहुत कम जानकारी है। अलग-अलग स्रोत अलग-अलग बातें कहते हैं। ऐसा कहा जाता है कि 150 किमी के स्तर पर तापमान 220-240 डिग्री तक पहुंच सकता है, और 200 किमी के स्तर पर 500 डिग्री से अधिक हो सकता है। ऊपर, तापमान में वृद्धि जारी है, और 500-600 किमी के स्तर पर यह पहले से ही 1500 डिग्री से अधिक माना जाता है।

स्वयं अंतरिक्ष यात्रियों के अनुसार, 400 किमी की ऊँचाई पर, जिस पर ISS उड़ान भरता है, प्रकाश और छाया की स्थिति के आधार पर तापमान लगातार बदल रहा है। जब ISS छाया में होता है, तो बाहर का तापमान -150° तक गिर जाता है, और यदि यह सीधी धूप में होता है, तो तापमान +150° तक बढ़ जाता है। और यह स्नानागार में भाप कमरा भी नहीं है! ऐसे तापमान पर अंतरिक्ष यात्री बाहरी अंतरिक्ष में कैसे रह सकते हैं? क्या यह संभव है कि एक सुपर थर्मल सूट उन्हें बचाता है?

अंतरिक्ष यात्री खुली जगह में +150° पर काम करते हैं

आईएसएस के अंदर का तापमान क्या है?

बाहर के तापमान के विपरीत, आईएसएस के अंदर, मानव जीवन के लिए उपयुक्त एक स्थिर तापमान बनाए रखना संभव है - लगभग +23°। और यह कैसे किया जाता है यह पूरी तरह से समझ से बाहर है। उदाहरण के लिए, अगर यह +150° बाहर है, तो आप स्टेशन के अंदर या इसके विपरीत तापमान को ठंडा करने और इसे लगातार सामान्य रखने का प्रबंधन कैसे करते हैं?

आईएसएस में विकिरण अंतरिक्ष यात्रियों को कैसे प्रभावित करता है?

400 किमी की ऊँचाई पर, विकिरण पृष्ठभूमि पृथ्वी की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक है। इसलिए, आईएसएस पर अंतरिक्ष यात्री, जब वे खुद को धूप की तरफ पाते हैं, विकिरण स्तर प्राप्त करते हैं जो प्राप्त खुराक से कई गुना अधिक होता है, उदाहरण के लिए, छाती के एक्स-रे से। और सूर्य पर शक्तिशाली चमक के क्षणों में, स्टेशन कर्मचारी मानक से 50 गुना अधिक खुराक ले सकते हैं। वे लंबे समय तक ऐसी परिस्थितियों में कैसे काम करते हैं यह भी एक रहस्य बना हुआ है।

अंतरिक्ष की धूल और मलबा आईएसएस को कैसे प्रभावित करता है?

नासा के अनुसार, पृथ्वी के निकट कक्षा में लगभग 500,000 बड़े मलबे हैं (खर्च किए गए चरणों के हिस्से या अंतरिक्ष यान और रॉकेट के अन्य हिस्से) और यह अभी भी अज्ञात है कि यह छोटा मलबे कितना है। यह सब "अच्छा" 28 हजार किमी / घंटा की गति से पृथ्वी के चारों ओर घूमता है और किसी कारण से पृथ्वी की ओर आकर्षित नहीं होता है।

इसके अलावा, ब्रह्मांडीय धूल भी है - ये सभी प्रकार के उल्कापिंड के टुकड़े या सूक्ष्म उल्कापिंड हैं, जो ग्रह द्वारा लगातार आकर्षित होते हैं। इसके अलावा, भले ही धूल के एक कण का वजन केवल 1 ग्राम हो, यह स्टेशन में छेद करने में सक्षम एक कवच-भेदी प्रक्षेप्य में बदल जाता है।

उनका कहना है कि अगर ऐसी वस्तुएं आईएसएस के पास पहुंचती हैं, तो अंतरिक्ष यात्री स्टेशन का रास्ता बदल देते हैं। लेकिन छोटे मलबे या धूल का पता नहीं लगाया जा सकता है, इसलिए यह पता चला है कि आईएसएस लगातार बड़े खतरे में है। अंतरिक्ष यात्री इससे कैसे निपटते हैं यह फिर से स्पष्ट नहीं है। यह पता चला है कि हर दिन वे अपनी जान जोखिम में डालते हैं।

शटल एंडेवर एसटीएस-118 में अंतरिक्ष के मलबे से गिरने वाला छेद बुलेट होल जैसा दिखता है

ISS क्रैश क्यों नहीं होता?

विभिन्न स्रोत लिखते हैं कि आईएसएस पृथ्वी के कमजोर गुरुत्वाकर्षण और स्टेशन के अंतरिक्ष वेग के कारण नहीं गिरता है। अर्थात्, 7.6 किमी / सेकंड की गति से पृथ्वी के चारों ओर घूमना (जानकारी के लिए - पृथ्वी के चारों ओर आईएसएस की क्रांति की अवधि केवल 92 मिनट 37 सेकंड है), आईएसएस, जैसा कि यह था, लगातार याद करता है और गिरता नहीं है . इसके अलावा, आईएसएस में ऐसे इंजन हैं जो आपको 400 टन के कोलोसस की स्थिति को लगातार समायोजित करने की अनुमति देते हैं।

मानव जाति की सबसे बड़ी संपत्ति में से एक अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन या आईएसएस है। कई राज्य इसके निर्माण और कक्षा में संचालन के लिए एकजुट हुए: रूस, कुछ यूरोपीय देश, कनाडा, जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका। यह उपकरण इस बात की गवाही देता है कि अगर देश लगातार सहयोग करते हैं तो बहुत कुछ हासिल किया जा सकता है। ग्रह के सभी लोग इस स्टेशन के बारे में जानते हैं, और बहुत से लोग सोच रहे हैं कि आईएसएस किस ऊंचाई पर और किस कक्षा में उड़ता है। कितने अंतरिक्ष यात्री रहे हैं? क्या यह सच है कि पर्यटकों को वहां जाने की अनुमति है? और यह सब मानव जाति के लिए दिलचस्प नहीं है।

स्टेशन संरचना

आईएसएस में चौदह मॉड्यूल होते हैं, जिनमें प्रयोगशालाएं, गोदाम, विश्राम कक्ष, शयनकक्ष, उपयोगिता कक्ष शामिल हैं। स्टेशन में व्यायाम उपकरण के साथ एक जिम भी है। पूरा परिसर सौर ऊर्जा से संचालित है। वे विशाल हैं, एक स्टेडियम के आकार के।

आईएसएस के बारे में तथ्य

अपने काम के दौरान, स्टेशन ने बहुत प्रशंसा की। यह उपकरण मानव मन की सबसे बड़ी उपलब्धि है। इसके डिजाइन, उद्देश्य और विशेषताओं से इसे पूर्णता कहा जा सकता है। बेशक, शायद 100 वर्षों में पृथ्वी पर वे एक अलग योजना के अंतरिक्ष यान का निर्माण शुरू कर देंगे, लेकिन आज तक, यह उपकरण मानव जाति की संपत्ति है। यह आईएसएस के बारे में निम्नलिखित तथ्यों से प्रमाणित है:

1. इसके अस्तित्व के दौरान, लगभग दो सौ अंतरिक्ष यात्रियों ने आईएसएस का दौरा किया है। ऐसे पर्यटक भी थे जो ब्रह्मांड को कक्षीय ऊंचाई से देखने के लिए बस उड़ गए थे।
2. स्टेशन पृथ्वी से नग्न आंखों से दिखाई देता है। यह संरचना कृत्रिम उपग्रहों में सबसे बड़ी है, और इसे ग्रह की सतह से बिना किसी आवर्धक उपकरण के आसानी से देखा जा सकता है। ऐसे नक्शे हैं जिन पर आप देख सकते हैं कि डिवाइस किस समय और कब शहरों के ऊपर उड़ता है। उनका उपयोग करके, अपने इलाके के बारे में जानकारी प्राप्त करना आसान है: पूरे क्षेत्र में उड़ान अनुसूची देखें।
3. स्टेशन को इकट्ठा करने और इसे काम करने की स्थिति में बनाए रखने के लिए, अंतरिक्ष यात्री 150 से अधिक बार बाहरी अंतरिक्ष में गए, वहां लगभग एक हजार घंटे बिताए।
4. उपकरण छह अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा संचालित है। लाइफ सपोर्ट सिस्टम अपने पहले लॉन्च के क्षण से स्टेशन पर लोगों की निरंतर उपस्थिति सुनिश्चित करता है।
5. अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन एक अनूठी जगह है जहाँ विभिन्न प्रकार के प्रयोगशाला प्रयोग किए जाते हैं। वैज्ञानिक चिकित्सा, जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान और भौतिकी, शरीर विज्ञान और मौसम संबंधी टिप्पणियों के साथ-साथ विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में अद्वितीय खोज करते हैं।
6. डिवाइस विशाल सौर पैनलों का उपयोग करता है, जिसका आकार फुटबॉल मैदान के क्षेत्र के अंत क्षेत्रों तक पहुंचता है। इनका वजन करीब तीन लाख किलोग्राम है।
7. बैटरी स्टेशन के संचालन को पूरी तरह से सुनिश्चित करने में सक्षम हैं। उनके काम पर कड़ी नजर रखी जा रही है।
8. स्टेशन में एक छोटा घर है जिसमें दो बाथरूम और एक जिम है।
9. उड़ान की निगरानी पृथ्वी से की जाती है। कोड की लाखों पंक्तियों वाले प्रोग्राम नियंत्रण के लिए विकसित किए गए हैं।

अंतरिक्ष यात्री

दिसंबर 2017 से, आईएसएस चालक दल में निम्नलिखित खगोलविद और अंतरिक्ष यात्री शामिल हैं:

• एंटोन शाकप्लेरोव - आईएसएस -55 कमांडर। वह दो बार - 2011-2012 और 2014-2015 में स्टेशन आए थे। 2 फ्लाइट के लिए वह 364 दिनों तक स्टेशन पर रहे।
• स्कीट टिंगल - फ्लाइट इंजीनियर, नासा अंतरिक्ष यात्री। इस अंतरिक्ष यात्री को अंतरिक्ष उड़ान का कोई अनुभव नहीं है।
• नोरिशिगे कनाई एक जापानी अंतरिक्ष यात्री और फ्लाइट इंजीनियर हैं।
• अलेक्जेंडर मिसुरकिन। इसकी पहली उड़ान 2013 में 166 दिनों की अवधि के साथ की गई थी।
• मकर वंदे घास को उड़ने का कोई अनुभव नहीं है।
• जोसेफ अकाबा। पहली उड़ान 2009 में डिस्कवरी के हिस्से के रूप में बनाई गई थी, और दूसरी उड़ान 2012 में की गई थी।

अंतरिक्ष से पृथ्वी

बाह्य अंतरिक्ष से, अद्वितीय दृश्य पृथ्वी तक खुलते हैं। इसका प्रमाण अंतरिक्ष यात्रियों और अंतरिक्ष यात्रियों की तस्वीरों, वीडियो से मिलता है। यदि आप आईएसएस स्टेशन से ऑनलाइन प्रसारण देखते हैं तो आप स्टेशन का काम, अंतरिक्ष परिदृश्य देख सकते हैं। हालांकि तकनीकी काम के चलते कुछ कैमरे बंद हैं।

हमारे ग्रह का वातावरण हमें पराबैंगनी विकिरण और पृथ्वी के पास आने वाले कई उल्कापिंडों से बचाता है। उनमें से अधिकांश वातावरण की घनी परतों में पूरी तरह से जल जाते हैं, ठीक उसी तरह जैसे अंतरिक्ष का मलबा कक्षा से गिरता है। लेकिन यह परिस्थिति अंतरिक्ष उद्योग के लिए एक पूरी समस्या है, क्योंकि अंतरिक्ष यात्रियों को न केवल कक्षा में भेजा जाना चाहिए, बल्कि वापस भी लौटाया जाना चाहिए। लेकिन अंतरिक्ष यात्री सुरक्षित रूप से अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर अपना प्रवास पूरा करते हैं, विशेष कैप्सूल में लौटते हैं जो वातावरण में जलते नहीं हैं। आज हम देखेंगे कि ऐसा क्यों होता है।

अंतरिक्ष यान, अलौकिक वस्तुओं की तरह, वातावरण के हानिकारक प्रभावों से ग्रस्त हैं। वायुमंडल की गैस परतों के वायुगतिकीय प्रतिरोध के साथ, महत्वपूर्ण गति से चलने वाले किसी भी पिंड की सतह महत्वपूर्ण मूल्यों तक गर्म होती है। इसलिए, इस समस्या को हल करने के लिए डिजाइनरों को बहुत प्रयास करना पड़ा। अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी को इस तरह के प्रभाव से बचाने की तकनीक को विभक्ति संरक्षण कहा जाता है। इसमें अभ्रक युक्त यौगिकों पर आधारित एक सतह परत शामिल है, जो विमान के बाहरी हिस्से पर लागू होती है और आंशिक रूप से नष्ट हो जाती है, लेकिन आपको अंतरिक्ष यान को बरकरार रखने की अनुमति देती है।

आईएसएस से अंतरिक्ष यात्रियों की पृथ्वी पर वापसी एक विशेष कैप्सूल में होती है, जो सोयुज अंतरिक्ष यान पर स्थित है। आईएसएस से अनडॉक करने के बाद, जहाज पृथ्वी की ओर बढ़ना शुरू करता है और लगभग 140 किलोमीटर की ऊंचाई पर यह तीन भागों में टूट जाता है। सोयुज अंतरिक्ष यान के वाद्य-कुल और घरेलू डिब्बे पूरी तरह से वातावरण में जल जाते हैं, लेकिन अंतरिक्ष यात्रियों के साथ उतरने वाले वाहन में एक सुरक्षात्मक परत होती है और आगे बढ़ना जारी रहता है। लगभग 8.5 किलोमीटर की ऊँचाई पर, एक ब्रेकिंग पैराशूट छोड़ा जाता है, जो गति को काफी धीमा कर देता है और डिवाइस को लैंडिंग के लिए तैयार करता है।

यदि आप अंतरिक्ष यात्रियों के उतरने के बाद उनके साथ कैप्सूल की तस्वीरों को देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि वे लगभग काले हैं और वायुमंडल की परतों के माध्यम से उड़ने के परिणामस्वरूप जलने के निशान हैं।

या उपग्रह क्यों नहीं गिरते? एक उपग्रह की कक्षा जड़ता और गुरुत्वाकर्षण के बीच एक नाजुक संतुलन है। गुरुत्वाकर्षण बल लगातार उपग्रह को पृथ्वी की ओर खींचता है, जबकि उपग्रह की जड़ता उसकी गति को एक सीधी रेखा में रखने की प्रवृत्ति रखती है। यदि गुरुत्वाकर्षण न होता, तो उपग्रह की जड़ता उसे पृथ्वी की कक्षा से सीधे बाहरी अंतरिक्ष में भेज देती। हालाँकि, कक्षा में हर बिंदु पर गुरुत्वाकर्षण उपग्रह को बांधे रखता है।

जड़ता और गुरुत्वाकर्षण के बीच संतुलन हासिल करने के लिए, उपग्रह की निश्चित गति होनी चाहिए। यदि यह बहुत तेजी से उड़ता है, तो जड़ता गुरुत्वाकर्षण पर हावी हो जाती है और उपग्रह कक्षा छोड़ देता है। (तथाकथित दूसरे अंतरिक्ष वेग की गणना, जो उपग्रह को पृथ्वी की कक्षा छोड़ने की अनुमति देती है, इंटरप्लेनेटरी स्पेस स्टेशनों को लॉन्च करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।) यदि उपग्रह बहुत धीमी गति से आगे बढ़ रहा है, तो गुरुत्वाकर्षण जड़ता और उपग्रह के खिलाफ लड़ाई जीत जाएगा। पृथ्वी पर गिरेगा। 1979 में ठीक ऐसा ही हुआ था, जब पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों के बढ़ते प्रतिरोध के परिणामस्वरूप अमेरिकी अंतरिक्ष स्टेशन स्काईलैब नीचे उतरना शुरू हुआ था। गुरुत्वाकर्षण के लोहे के चिमटे में गिरने के बाद, स्टेशन जल्द ही पृथ्वी पर गिर गया।

गति और दूरी

चूंकि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण दूरी के साथ कमजोर होता है, उपग्रह को कक्षा में रखने के लिए आवश्यक गति ऊंचाई के साथ बदलती है। इंजीनियर यह गणना कर सकते हैं कि किसी उपग्रह को कक्षा में कितनी तेजी से और कितनी ऊंचाई पर जाने की जरूरत है। उदाहरण के लिए, एक भूस्थैतिक उपग्रह, जो हमेशा पृथ्वी की सतह पर एक ही बिंदु से ऊपर स्थित होता है, को 357 किलोमीटर की ऊँचाई पर 24 घंटे में (जो अपनी धुरी के चारों ओर पृथ्वी की एक परिक्रमा के समय से मेल खाता है) एक चक्कर लगाना चाहिए।

गुरुत्वाकर्षण और जड़ता

गुरुत्वाकर्षण और जड़ता के बीच एक उपग्रह को संतुलित करने के लिए इससे बंधी रस्सी पर भार को घुमाकर अनुकरण किया जा सकता है। भार की जड़ता इसे घूर्णन के केंद्र से दूर ले जाती है, जबकि रस्सी का तनाव गुरुत्वाकर्षण के रूप में कार्य करता है, भार को गोलाकार कक्षा में रखता है। यदि रस्सी काट दी जाती है, तो भार अपनी कक्षा की त्रिज्या के लंबवत सीधे प्रक्षेपवक्र के साथ उड़ जाएगा।