چرا موشک‌ها معمولاً به‌سمت شرق پرتاب می‌شوند؟

وقتی فیلم پرتاب یک موشک فضایی را مشاهده می‌کنیم، معمولاً یک نکته‌ی تکرارشونده به چشم می‌خورد: بیشتر موشک‌ها به سمت شرق حرکت می‌کنند.

این موضوع تصادفی نیست و دلیل آن به یکی از ساده‌ترین قوانین فیزیک بازمی‌گردد؛ زمین خود در حال چرخش است و موشک‌ها تلاش می‌کنند به‌صورت رایگان از این حرکت بهره ببرند.

زمین به موشک‌ها سرعت می‌دهد

سطح زمین در حال چرخش حول محور خود است. سرعت این چرخش در نزدیکی خط استوا بیشتر از مناطق قطبی است؛ به‌گونه‌ای که یک نقطه روی خط استوا با سرعتی حدود ۱٬۶۷۰ کیلومتر بر ساعت به دور زمین می‌چرخد.

هنگامی که موشک از سکویی نزدیک خط استوا به سمت شرق پرتاب می‌شود، پیش از روشن‌شدن موتورهای قدرتمند خود، از همین سرعت اولیه بهره می‌برد. به بیان ساده، موشک هنگام برخاستن بخشی از سرعت چرخش زمین را با خود دارد و برای رسیدن به مدار به سوخت کمتری نیاز خواهد داشت.

اگر موشک به سمت غرب پرتاب شود، ابتدا باید سرعتی را که زمین به آن بخشیده است خنثی کند و سپس سرعت بیشتری برای رسیدن به مدار به دست آورد؛ این موضوع به معنای مصرف سوخت بیشتر و نیاز به موشکی قدرتمندتر است.

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

بیشتر ماهواره‌ها در مدار نزدیک زمین حرکت می‌کنند؛ مداری که «مدار پایینی زمین» یا LEO نام دارد. برای ماندن در این مدار، ماهواره باید با سرعتی حدود ۲۸ هزار کیلومتر بر ساعت حرکت کند.

بخش قابل‌توجهی از انرژی موشک صرف دستیابی به همین سرعت افقی می‌شود، نه صرفاً افزایش ارتفاع. به همین دلیل، هر کمکی که زمین در این زمینه ارائه دهد می‌تواند هزینه‌ی پرتاب را کاهش دهد.

چرا همه‌ی موشک‌ها از شرق پرتاب نمی‌شوند؟

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

برای مثال، ماهواره‌هایی که باید در مدار قطبی قرار بگیرند، معمولاً 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 نیز 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 امکان انجام پرتاب‌های شرقی ایمن‌تر فراهم شود.

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

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

یک استثنا: موشک‌هایی که خلاف جهت زمین حرکت می‌کنند

گاهی مهندسان عمداً پرتاب را برخلاف جهت چرخش زمین انجام می‌دهند. این کار معمولاً زمانی صورت می‌گیرد که هدف، قرار دادن ماهواره در مداری خاص یا دستیابی به مسیر مشخصی باشد.

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

چرخش زمین، سوخت پنهان موشک‌ها است

پرتاب موشک به سمت شرق در واقع ترفندی ساده اما بسیار مهم است: استفاده از انرژی‌ای که زمین از پیش در اختیار ما قرار داده است. موشک‌ها برای رسیدن به فضا تنها با موتورهای عظیم خود مقابله نمی‌کنند؛ آن‌ها از حرکت سیاره‌ای که روی آن زندگی می‌کنیم نیز بهره می‌گیرند.

به همین دلیل، مسیر بسیاری از پرتاب‌های فضایی روی نقشه ممکن است مانند یک انتخاب ساده به نظر برسد، اما در پس آن محاسبات دقیق فیزیکی، هزینه‌ی سوخت، الزامات ایمنی و هدف مأموریت قرار دارد.