Warum dauert der aktuelle Sojus-Flug (06.06.2018) zwei Tage?

TLDR: Gelegenheiten für Starts zur ISS mit 6-Stunden-Rendezvous sind seltener als für 2-Tages-Rendezvous.

Der Hauptgrund für das 6-stündige Rendezvous von Sojus besteht darin, den Kosmonauten/Astronauten Zeit für die Arbeit auf der ISS zu sparen. Aber das 6-Stunden-Schema hat sehr strenge Anforderungen an die ISS-Umlaufbahn. Der Weg der ISS sollte zum Zeitpunkt des Starts genau über dem Kosmodrom Baikonur liegen. Es kommt nicht jeden Tag vor. Roskosmos nimmt normalerweise vor dem Start von Sojus eine Anpassung der ISS-Umlaufbahn vor, um sie enger auszurichten. Aber die ISS ist groß, über 400 Tonnen, daher sind nur winzige Bahnkorrekturen möglich.

Infolgedessen kann ein 6-Stunden-Rendezvous nicht jeden Tag durchgeführt werden . Wir müssen in der Regel mehrere Tage warten. Bei "langen" 2-tägigen Rendezvous-Möglichkeiten ergeben sich häufiger. Es gibt also einen Kompromiss - mehrere Tage zu warten und mehr Treibstoff bei der ISS-Umlaufbahnkorrektur auszugeben, um mit einem schnellen 6-Stunden-Schema zu starten, oder mehrere Tage weniger zu warten, um mit einem 2-Tages-Flug zu starten. So können Astronauten in einigen Fällen mit einem 2-Tages-Schema schneller zur ISS gelangen.

Es sollte auch beachtet werden, dass der bevorstehende Start von Sojus TMA-09M eine kleine Lücke mit der Rückkehr von 3 ISS-Besatzungsmitgliedern auf Sojus MS-07 hat. Sie landeten nur 3 Tage zuvor, aber normalerweise betrug die Lücke zwischen der Landung der vorherigen Besatzung und dem Start der nächsten etwa 2 Wochen. Ich denke also, dass der Zweck darin besteht, die Besetzung der ISS zu maximieren.

Progress-Frachtstarts verwendeten auch 6-Stunden-Rendezvous. Es wurde durchgeführt, um das Schema für Sojus-Starts mit Besatzung zu testen. Jetzt nehmen Progress in der Regel 2 Tage Rendezvous. Eine kurze 6-stündige Reise könnte für einige empfindliche Fracht (biologische Proben, gefrorene Artikel, frische Lebensmittel) Vorteile haben, aber ich denke nicht, dass es so wertvoll ist. Es könnte besser sein, etwas Masse für Gefrierschränke, Verpackungen usw. hinzuzufügen und Ihre Mission flexibler und für einen 2-Tages-Flug geeignet zu machen.

Roscosmos versuchte auch ein immer schnelleres 3,5-Stunden-Rendezvous-Schema mit Progress MS-07 und Progress MS-08. Aber es gibt immer strengere Anforderungen an das Startfenster. Infolgedessen wurden die Startfenster in beiden Fällen verpasst, und die Progresses wurden stattdessen nach einem 2-Tage-Schema gestartet.

Dieser Faktor der zurückkehrenden Crew wird ausdrücklich in der ersten Social-Media-Frage erwähnt, die sie nach dem Start beantworteten:

Warum dauert es zwei Tage, bis @Astro_Alex und seine Crew die ISS erreichen, wenn es bereits in 6 Stunden möglich war?

Antwort von NASA-Astronaut Kjell Lindgren:

Mein Verständnis ist, dass im Wesentlichen, weil wir die Raumstation, ihre Umlaufbahn und Phaseneinstellung hatten, um die kürzliche Rückkehr der Besatzung zu ermöglichen, nur die aktuelle Position der Raumstation das Startfenster so gemacht hat, dass sie so lange nutzen mussten Rendez-vous-Profil anstelle des kürzeren Profils, an das wir uns irgendwie gewöhnt haben.

Um die Frage ein wenig in "Warum zwei Tage?" umzuwandeln, gibt diese Seite eine Chronologie einer (frühen) 2-tägigen Reise (in Bezug auf 90-minütige Umlaufbahnen). Aus himmelsmechanischer Sicht ist eine Brennsequenz nicht so kompliziert:

• Orbit 3 - DV1-Phasing-Brennung während LOS

• Orbit 4 - DV2-Phasing-Brennung während LOS

• Orbit 17 - Rendezvous brennt während LOS

• Orbit 32 - Automatische Rendezvous-Sequenz beginnen

• Orbit 34 - Endanflug und Andocken

Zwischen den frühen DV1/DV2-Manövern, dem "Rendezvous Burn" in der Mitte und dem finalen Rendezvous vergeht also viel Zeit.

Ein Teil der zusätzlichen Zeit ist darauf zurückzuführen, wie lange Menschen im Einsatz sein können: Nach 4 Umlaufbahnen (ungefähr 6 Stunden) hält die Besatzung für eine Mahlzeit an, und die Umlaufbahnen 6-12 sind Schlaf der Besatzung. Es gibt auch eine Reihe von manuellen Vorgängen, das Stimmen von Formularinhalten usw.

Dazu trägt bei, dass sich Sojus anscheinend vollständig auf russische Tracking-Ressourcen verlässt und daher nur für einen Teil jeder Umlaufbahn verfolgt wird. Post-Burn-Checks und -Berechnungen scheinen mehrere Umlaufbahnen (dh einige Stunden) in Anspruch zu nehmen und in Biozyklen einzudringen.

Aber im Grunde scheinen die Verzögerungen auf die Anpassung an die ISS-Umlaufbahn zurückzuführen zu sein . Sojus hat Berichten zufolge einen Phasenspielraum von 150 Grad, wodurch Fenster viel häufiger erscheinen. Die zweitägige Sequenz basiert auf der Zeit, die benötigt wird, um diesen gesamten Bereich zu absolvieren, auch wenn ein Teil davon nicht für einen bestimmten Start benötigt wird.

Diese sorgfältige Sequenzierung und Messung steht im Gegensatz zu dem später entwickelten schnellen Rendezvous :

Um eine Verbindung mit vier Umlaufbahnen zu erreichen, wechselten die Konstrukteure von „erst messen, dann abfeuern“ zu „zuerst abfeuern, dann messen“ – d -Anhebemanöver, das neue Rendezvous erfordert erste Manöver, die auf der ersten Erdumrundung basierend auf den geplanten Orbitalinjektionsparametern durchgeführt werden müssen. Die nach der Injektion vorgenommenen Messungen der tatsächlichen Parameter werden mit den vorgeplanten Verbrennungen und Korrekturmanövern extrapoliert, die auf der zweiten Umlaufbahn der Mission stattfinden sollen, um das Raumschiff für die Einleitung der automatisierten Rendezvous-Sequenz auf Umlaufbahn Nr. 3 zu positionieren.

Die Startfenster sind eng (weil es nur eine sehr begrenzte Möglichkeit gibt, die Umlaufbahnen sofort zur ISS anzuheben) und wenige (weil es keinen Platz für eine zusätzliche Anpassungsneigung gibt). Aber es ist eine schnellere Reise!