Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Возвращение к Земле для передачи изображений по радио с близкого расстояния впоследствии потеряло всякий смысл в связи с прогрессом техники фотографирования и радиосвязи. Это стало ясным уже при полете в июле 1965 г. советской станции «Зонд-З», когда великолепные фотографии Луны, полученные с расстояний от 1 1 600 до 10 000 кмот ее поверхности, были переданы на Землю с расстояния 2 200 000 км. Траектория «Зонда-З» не была облетной; аппарат покинул сферу действия Земли.
Однако облет Луны с возвращением в земную атмосферу и спасением спускаемого аппарата (это операция будет подробно рассмотрена в § 3 гл. 11) позволяет получить фотографии не по радио (что сопровождается помехами), а непосредственно, причем проявление фотопленок производится в земных лабораториях. Большую ценность представляет также возможность получения в руки физиков приборов, бывших на борту станции.
Наконец, облеты Луны позволяли произвести эксперименты со входом в земную атмосферу со второй космической скоростью.
При полетах советских станций «Зонд-5—8» (сентябрь 1968 г., ноябрь 1968 г., август 1969 г., октябрь 1970 г.) производились фотографирование Земли (на пути к Луне и обратно) и обратной стороны Луны, а также эксперименты над организмами, подвергшимися воздействию условий космического пространства, и исследование космических излучений и метеорных частиц. Земля неоднократно фотографировалась у края лунного диска, что позволяло осуществлять привязку наблюдаемых объектов обратной стороны Луны к сетке селенографических координат. Помимо фотографий, на Землю возвращались подопытные организмы и фотоэмульсии для регистрации космических частиц. Глава 10
искусственный Спутник луны
§ 1. О возможности захвата Луной
космического аппарата
Большой теоретический и, несомненно, практический интерес представляет ответ на вопрос: может ли космический аппарат быть захвачен полем тяготения Луны? Под захватом при этом понимается следующее явление: космический аппарат приходит в район Луны со стороны Земли и остается затем в течение неограниченного времени в некоторой окрестности Луны, например в ее сфере действия *).
Для так называемых траекторий сближения, т. е. траекторий космических аппаратов, стартующих с Земли и входящих в сферу действия Луны до того, как они завершат хотя бы один оборот вокруг Земли, ответ на поставленный вопрос нам известен. Даже минимальная селеноцентрическая скорость входа в сферу действия Луны более чем вдвое превышает скорость освобождения от лунного притяжения на границе сферы действия Луны. Поэтому селеноцентрическая траектория представляет собой ярко выраженную гиперболу. Учет возмущений селеноцентрического движения со стороны Земли не может существенно изменить эту картину (уж «очень гиперболично» движение), и, таким образом, захват космического аппарата оказывается невозможным [3.161.
Но, строго говоря, такой ответ на поставленный вопрос не учитывает всех теоретически существующих возможностей. Представим себе, что запущен искусственный спутник Земли, невозмущенная эллиптическая орбита которого очень сильно вытянута, но все же не достигает сферы действия Луны. Постепенно лунные возмущения повышают апогей оскулирующей эллиптической орбиты, и после какого-то числа оборотов вокруг Земли космический аппарат может войти в сферу действия Луны. Особый характер предшествующего движения космического аппарата не позволяет нам теперь утверждать, что вход произойдет непременно
1O Случай столкновения с Луной не считается захватом. 240
ГЛ. 10. ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЛУНЫ
с большой гиперболической селеноцентрической скоростью. Возможно, что скорость будет эллиптическая, или близкая к параболической, или слабогиперболическая.
Не только в случае, когда входная селеноцентрическая скорость параболическая или слабогиперболическая, но и в случае, когда она эллиптическая, космический аппарат может, войдя в сферу действия Луны, покинуть затем ее. В самом деле, ведь эллипс — замкнутая кривая, и космический аппарат должен возвратиться после одного оборота вокруг Луны в первоначальную точку входа с той же стороны, как и первый раз, а для этого он должен предварительно выйти из сферы действия Луны. Однако уверенно утверждать, что космический аппарат непременно покинет сферу действия, мы тоже не можем. Возмущения со стороны Земли могут не позволить ему вообще достичь изнутри вновь гра ницы сферы действия Луны (даже при полете по слабогиперболической орбите). Область внутри сферы действия Луны вблизи ее границы пересекается космическим аппаратом со сравнительно малой селеноцентрической скоростью, и поэтому возмущениями со стороны Земли пренебрегать нельзя.
Наконец, если даже космический аппарат, обогнув Луну, и покинет ее сферу действия, выход произойдет со сравнительно небольшой селеноцентрической скоростью, и вполне может случиться, что космический аппарат вновь вернется в сферу действия Луны (в случае эллиптической входной скорости это вообще весьма вероятно), причем, не исключено, при более благоприятных для захвата условиях. Конечно, может случиться и обратное: сфера действия Луны будет покинута навсегда. Мы теперь ничего не можем утверждать с уверенностью, так как теперь граница сферы действия Луны перестает играть привычную для нас роль и нельзя пренебрегать ни лунными возмущениями геоцентрического движения перед входом в сферу действия, ни земными возмущениями селеноцентрической траектории после входа. Иными словами, здесь вообщ неприменим приближенный метод расчета траекторий, которым мы все время пользуемся, и необходимо искать решение в рамках ограниченной задачи трех тел.
