جهت پرتاب موشک‌ها؛ چرا شرق، بهترین انتخاب برای مدارهای نزدیک زمین است؟

به گزارش شبکه اطلاع رسانی راه دانا؛ وقتی فیلم پرتاب یک موشک فضایی را می‌بینیم، معمولا یک نکته‌ی تکراری به چشم می‌خورد: بیشتر موشک‌ها به سمت شرق حرکت می‌کنند.

این اتفاق تصادفی نیست و دلیل آن به یکی از ساده‌ترین قوانین فیزیک برمی‌گردد؛ زمین خودش در حال چرخش است و موشک‌ها تلاش می‌کنند از این حرکت به رایگان استفاده کنند.

زمین به موشک‌ها سرعت می‌دهد

سطح زمین در حال چرخش به دور محور خودش است. سرعت این چرخش در نزدیکی خط استوا بیشتر از مناطق قطبی است؛ به‌طوری که یک نقطه روی خط استوا با سرعت حدود ۱٬۶۷۰ کیلومتربرساعت به دور زمین می‌چرخد.

وقتی موشک از سکویی نزدیک استوا به سمت شرق پرتاب می‌شود، پیش از روشن شدن موتورهای قدرتمندش، از همین سرعت اولیه بهره می‌برد. به زبان ساده، موشک هنگام بلند شدن، مقداری از سرعت چرخش زمین را همراه خود دارد و برای رسیدن به مدار به سوخت کمتری نیاز پیدا می‌کند.

اگر موشک به سمت غرب پرتاب شود، باید ابتدا سرعتی را که زمین به آن داده خنثی کند و سپس سرعت بیشتری برای رسیدن به مدار به دست بیاورد؛ این یعنی مصرف سوخت بالاتر و نیاز به موشک قدرتمندتر.

برای مثال، موشکی که از نزدیکی خط استوا به سمت شرق پرتاب می‌شود، می‌تواند صدها متربرثانیه سرعت اضافه از چرخش زمین دریافت کند. همین مقدار در مأموریت‌های فضایی که هر کیلوگرم وزن اهمیت دارد، تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند.

بیشتر ماهواره‌ها در مدار نزدیک زمین حرکت می‌کنند؛ مداری که به آن مدار پایینی زمین یا LEO گفته می‌شود. برای ماندن در این مدار، ماهواره باید با سرعتی حدود ۲۸ هزار کیلومتربرساعت حرکت کند.

بخش بزرگی از انرژی موشک صرف رسیدن به همین سرعت افقی می‌شود، نه فقط بالا رفتن. به همین دلیل، هر کمکی از طرف زمین می‌تواند هزینه‌ی پرتاب را کاهش دهد.

چرا همه موشک‌ها از شرق پرتاب نمی‌شوند؟

با وجود مزیت حرکت به سمت شرق، همیشه این مسیر بهترین گزینه نیست. مسیر پرتاب باید با هدف مأموریت هماهنگ باشد.

برای مثال، ماهواره‌هایی که باید در مدار قطبی قرار بگیرند، معمولا به سمت شمال یا جنوب پرتاب می‌شوند. در این نوع مدارها، موشک نمی‌تواند از تمام مزیت چرخش زمین استفاده کند، اما مسیر قطبی برای مشاهده‌ی کل سطح زمین مناسب‌تر است.

موقعیت جغرافیایی پایگاه پرتاب هم اهمیت زیادی دارد. پایگاه‌هایی که نزدیک خط استوا قرار دارند، بیشترین سرعت کمکی را دریافت می‌کنند. به همین دلیل کشورهایی مانند آمریکا، فرانسه و ژاپن پایگاه‌هایی در مناطق جنوبی یا نزدیک دریا ساخته‌اند تا بتوانند پرتاب‌های شرقی امن‌تری داشته باشند.

یک دلیل دیگر برای انتخاب مسیر شرق، مسائل ایمنی است. موشک‌ها هنگام پرتاب و جداسازی بخش‌های مختلف، قطعاتی را از دست می‌دهند که ممکن است سقوط کنند.

بسیاری از پایگاه‌های فضایی در نزدیکی ساحل ساخته شده‌اند تا موشک‌ها بتوانند به سمت اقیانوس پرواز کنند و خطر سقوط قطعات روی مناطق مسکونی کاهش پیدا کند.

یک استثنا: موشک‌هایی که خلاف جهت زمین حرکت می‌کنند

گاهی مهندسان عمدا برخلاف جهت چرخش زمین پرتاب انجام می‌دهند. این کار معمولا زمانی انجام می‌شود که هدف، قرار دادن ماهواره در مداری خاص یا رسیدن به مسیر مشخصی باشد.

برای نمونه، پرتاب‌های برخی ماهواره‌های جاسوسی یا مأموریت‌های خاص ممکن است به مسیرهایی نیاز داشته باشند که مزیت سرعت چرخش زمین در آن‌ها اهمیت کمتری دارد.

چرخش زمین، سوخت پنهان موشک‌ها است

پرتاب موشک به سمت شرق در واقع یک ترفند ساده اما بسیار مهم است: استفاده از انرژی‌ای که زمین از قبل در اختیار ما گذاشته است. موشک‌ها برای رسیدن به فضا فقط با موتورهای عظیم خود نمی‌جنگند؛ آن‌ها از حرکت سیاره‌ای که روی آن زندگی می‌کنیم هم کمک می‌گیرند.

به همین دلیل، مسیر بسیاری از پرتاب‌های فضایی از روی نقشه شبیه یک انتخاب ساده به نظر می‌رسد، اما پشت آن محاسبات دقیق فیزیک، هزینه‌ی سوخت، ایمنی و هدف مأموریت قرار دارد.