Dünya çapında bir sorun: "Tiangong-1" in düşüş noktasını tahmin etmek neden bu kadar zor?
Altı yıldan fazla bir süredir uzayda uçan Tiangong-1, 2 Nisan Pekin saatiyle 08:15 civarında atmosfere yeniden girdi ve yanmamış enkaz, herhangi bir zarar vermeden Güney Pasifik'e düştü.
Bundan önce, birçok yabancı medya, dikkat çekme amacına ulaşmak için uzay aracına yeniden giriş olayını gerçekleştirmek için "kontrol dışı" terimini kullanmaya odaklandı. Tiangong-1'in düşüşüyle, bu tür haberler nihayet sona erebilir. Ancak medyanın bilmeyeceği şey şudur: Sözde "kontrol dışı" yeniden giriş, aslında dünyanın her yerindeki uzay bilimcilerinin karşılaştığı bir sorundur. .
Tiangong-1'in dünyaya düşmesinin sanatsal anlayışı. | Resim kaynağı: Çin İnsanlı Uzay Mühendisliği Ofisi
Yeniden giriş uzay aracının düşme konumu neden bu kadar tahmin edilemez? ? Bu Tiangong-1'i örnek olarak alın, bir yıldan daha uzun bir süre önce, uzmanlar bunun olacağını fark ettiler, ancak tam zamanında büyük bir belirsizlik vardı. Ancak uzay istasyonunun yörünge yüksekliği azaldıkça bu belirsizlik giderek azalır ve daha sonra birkaç gün içinde yörüngeden sapacağından emin olabiliriz.
Tahminlere benzer şekilde, 8,5 tonluk uzay aracının bileşenlerinin çoğu, atmosferden geçerken yakıldı ve parçalandı ve yalnızca birkaç enkaz Dünya'ya geri düştü. Bazı insanlar neden 405 milyon kilometre uzaklıktaki Rosetta uzay aracı gibi bazı uzay araçlarını hassas bir şekilde kontrol etme yeteneğine sahip olduğumuzu sormaya yardımcı olmayabilir, ancak başımızın sadece 200 kilometre yukarısındaki Tiangong-1'in düşme zamanını ve zamanını tahmin edemez. Nerede?
Bunun nesi bu kadar zor?
Newton yasası bize, uyduyu etkileyen tek kuvvet dünyanın yerçekimi olması durumunda, uydunun dünyayı mükemmel bir dairesel veya eliptik yörüngede yörüngede dönerek yolunu defalarca tekrarlayabileceğini söyler. Ancak bu, düşük rakımlı alanlar için geçerli değildir, çünkü dünyanın atmosferi uydunun hareketini etkiler: uydunun hızına zıt bir kuvvet. Aerodinamik direnç (Hava direnci) uydunun yörüngesini bir Aşağıya doğru spiral .
Hava direncinin neden olduğu spiral yeniden giriş yörüngesi. | Resim kaynağı: Michael P. Kleiman, 377th Air Base Wing Public Affairs
Teorik olarak, uydunun düşme yolunu tahmin etmek için direnci mükemmel bir şekilde hesaplayabiliriz. Bu bir ile belirlenebilir Uydu hızı (V), Atmosfer yoğunluğu () ve Uydunun şekli ve hava akışına göre şekli Sayısal parametreler (C) ve nesne alan (A) formül tamamlamak. Bu formül: D = ½ × × C × A × v² Direncin doğru hesaplanmasının neden zor olduğunu anlamak zor değil.
Uzay aracının v hızını kolayca ve doğru bir şekilde ölçebiliriz, ancak diğer parametrelerin büyük belirsizlikleri vardır, bu nedenle Tiangong-1'in düşme yolunu önceden belirlemek zordur.
Tiangong Bir. | Resim kaynağı: TMRO / youtube
Her şeyden önce, İrtifa arttıkça, atmosferik yoğunluk yavaş yavaş azalır . Özellikle yüksek rakımlı alanlarda, atmosfer yoğunluğu, en önemlileri aşağıdakilerden gelen öngörülemeyen birçok faktörden etkilenecektir. Güneş aktivitesi . Güneş manyetik alan aktivitesi, radyasyon miktarının ve yüklü parçacıkların salınımının döngü ile artmasına ve azalmasına ve bunların dünya ile ilişkisine neden olur. İyonosfer Etkileşim, dolayısıyla iyonosferin atmosferik yoğunluğunu değiştirir. Güneş aktivitesi, güneş lekelerinin sayısı gözlemlenerek izlenebilse de, güneş aktivite döngüsünü izleyebilsek bile, aktivite seviyeleri tahmin edilemeyen değişikliklere uğradı ve bu da atmosfer yoğunluğunda tahmin edilemeyen değişikliklere neden oldu.
Diğer C parametresinin belirlenmesi de zordur. Arabalar veya uçaklar gibi araçlar için teori veya hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanarak C'yi tahmin edebilir ve ardından bir rüzgar tünelindeki deneylerle ölçebiliriz. Ama Tiangong-1 gibi Uzay aracının çok karmaşık bir şekli var , Ve kontrolsüz çarpmalar ve yuvarlanmalar olacak ve bu da C katsayısında sürekli değişikliklere neden olacaktır. .
Bir diğer önemli faktör, yeniden giriş sürecinin son aşamasıdır. Uydunun gövdesi parçalanacak ve yanacak , Bu da formüldeki her bir öğeyi daha belirsiz hale getirir.
Bu faktörlerin birleşimi, uydunun düşme yolunu ve alanını tahmin etmeyi neredeyse imkansız hale getirir. Başka bir deyişle, olası düşme aralığını tahmin etmek için uydu yörüngesinin eğimine dayalı olarak en fazla kaba bir hesaplama yapabiliriz.
Tiangong-1'in önceki yörünge bilgilerine dayanarak, yeniden giriş alanının ekvatorun güney veya kuzeyindeki 42,8 derece enlem içinde olacağını tahmin ettiler. Bu sabah doğrulanan haberlere göre, Tiangong-1 sonunda Güney Pasifik'in orta bölgesine düştü.
Tiangong-1'in (yeşil) tahmini düşüş bölgesi. | Resim kaynağı: Aerospace Corporation
Aslında, dünyanın yörüngesi etrafında giderek daha fazla uydu enkazının birikmesi nedeniyle, yörüngedeki uzay aracı için potansiyel bir tehlike oluşturuyor. Bu birikimin artmasını önlemek için, Uzay Enkazı Koordinasyon Komitesi Alçak yörüngede çalışan uyduların, görevlerini tamamladıktan sonra 25 yıl içinde dünya atmosferine yeniden girmeleri önerilir. Bu nedenle, bu uzay araçları atmosfere yeniden girip çarptığında, insanlara ve dünyadaki diğer türlere yönelik tehditlerden kaçınmak giderek daha önemli hale geliyor.
Öyleyse, gelecekteki bilim doğru tahminlerde bulunmamıza yardımcı olabilir mi?
Atmosferik sürtünmeyle ilgili modeller ve deneysel veriler sürekli olarak iyileştirilmiş olsa da, düşme noktasını doğru bir şekilde tahmin etmek için gereken doğruluğu hala elde edemiyorlar.
Aksine, gelecekteki uydular için, yeniden giriş operasyonlarının tasarımını havacılık misyonlarının önemli bir parçası olarak dahil etmek daha gerekli olabilir. Örneğin Aktif ve kontrollü yeniden giriş süreci, sürükleme yelkenleri veya iticiler gibi ekipman kullanılarak gerçekleştirilir. Bu, belirsizlik tehdidini büyük ölçüde azaltabilir ve uydunun atmosferde yanmasını sağlayabilir ve aynı zamanda dikkatlice hesaplanmış bir yörüngeyi önceden takip edebilir.
Dahası, uyduları yeniden girdiklerinde ideal bir şekilde parçalanacak ve dünyaya herhangi bir tehdit oluşturmayacak şekilde tasarlayabilir ve test edebiliriz. Bu fikir aslında ilk değil, araba tasarımında da benzer bir konsept var .. "Ölüm için tasarım" adı verilen deformasyon kontrolü, trafik kazalarında yolcuları korumayı hedefliyor.
Bu yeniden giriş sürecini daha güvenli ve daha öngörülebilir kılmak için her zaman bir yolumuz olacağına inanıyorum. Ancak uzay aracının yeniden girişi kontrol edilemese veya tahmin edilemese bile, onun tarafından vurulma konusunda endişelenmemize gerek yok. Çünkü vurulma olasılığı çok düşük ve çok düşük, neredeyse sıfır.
Derleme: İkinci Hükümdar
Referans kaynağı:
https://theconversation.com/tiangong-1-crash-why-its-so-hard-to-predict-where-space-debris-will-land-and-what-can-be-done-about-it- 94053
