Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Орбиты, плоскости которых перпендикулярны к плоскости лунной орбиты, возмущаются гораздо сильнее. Для них характерно опускание периселения и подъем апоселения при все увеличивающемся эксцентриситете (орбита вытягивается). В конце концов спутник падает на Луну [3.19].
кость
Обработка орбитальных измерений при полете «Луны-10» позволила установить, что возмущения за счет нецентральности поля тяготения Луны в 5—6 раз превышают возмущения движения, вызванные Землей и Солнцем. Поле тяготения Луны, по-видимому, таково, будто бы Луна имеет «грушевидную» форму с вытянутостью на обратной стороне [3.17, 3.20]. Между тем многие ученые ранее полагали, что Луна вытянута, наоборот, примерно на 1 км в сторону Земли. В пользу выпуклости на обратной стороне Луны говорит тот факт, что эта сторона, по данным фотографирования станций «Луна-3» и «Зонд-З», является более гористой, чем видимая сторона. Между тем «материковые» части на Луне (по крайней мере на видимой стороне) приподняты над «морями» на 1—2 км [3.17]. Лазерные высотомеры кораблей «Аполлон-15, -17» показали, что видимая сторона Луны лежит ниже среднего уровня, а невидимая — выше него. Центр масс Луны смещен на 2,5 км относительно сферы радиуса 1737 км в направлении, проходящем между Морем Ясности и Морем Кризисов.
Гравитационные аномалии приводили к быстрой эволюции окололунных орбит американских кораблей «Аполлон». За трое 248
ГЛ. 10. ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК ЛУНЫ
суток первоначально почти круговая орбита с высотой периселения 111 км и апоселения 113 км превращалась в заметно эллиптическую с разностью высот между апоселением и периселением в 30 км.
Американские исследования в связи с обработкой данных о возмущениях орбит спутников «Лунар Орбитер» (главным образом спутника «Лунар Орбитер-5») установили наличие мест со значительной концентрацией масс. Эти образования получили название масконов. Масконы заставляли корабли «Аполлон» неожиданно ускорять свое движение, а потом тут же притормаживаться, опускаться на несколько десятков метров, совершать боковые «вихляния» и т. д.
Вначале были обнаружены масконы под поверхностью морей на видимой стороне Луны, потом под морями на границе видимой и невидимой сторон и, наконец, был обнаружен огромный «Скрытый» (ни с каким морем не связанный) в середине обратной стороны (он отклоняет на 1 км спутник, пролетающий на высоте 100 км). Общая избыточная масса всех масконов превышает 10~4 массы Луны. С лунными горами, наоборот, оказались связанными отрицательные аномалии гравитации [3.21]. Но, конечно, все эти аномалии сказываются только на относительно близких к Луне орбитах.
Ярким примером того, насколько велико влияние, которое оказывает Земля на движение спутников Луны (особенно вблизи границы ее сферы действия), может служить возможность (не только на бумаге) существования либрационных спутников Луны (и одновременно спутников Земли) в точках L1 и L2 (см. рис. 31 в § 6 гл. 4). Период обращения каждого из либрационных спутников равен 27,3 сут (сидерический месяц), в то время как на соответствующих расстояниях от Луны (58 ООО км и 65 ООО км) «невозмущенный» период обращения должен бы был быть меньше 18 сут.
Поскольку геоцентрическая скорость спутника в точке L1 равна 0,87 км/с (см. § 6 гл. 4), а геоцентрическая скорость Луны равна 1,02 км/с, то Луна обгоняет1) спутник в точке L1 со скоростью 1,02—0,87=0,15 км/с, а спутник с такой же скоростью отстает от нее. Итак, селеноцентрическая скорость спутника в точке Lj, на расстоянии 58 000 км от Луны, равна 0,15 км/с. Между тем соответствующая круговая селеноцентрическая скорость в той же
точке, вычисляемая по формуле укр= > равна 0,29 км/с.
Аналогично можно найти селеноцентрическую скорость спутника в точке L2 (здесь спутник в геоцентрическом движении обгоняет Луну). Она оказывается равной 0,17 км/с, в то время как местная круговая селеноцентрическая скорость равна 0,27 км/с.
х) Обгоняет с точки зрения линейных скоростей Угловые движения спутника ь точке L1 и Луны вокруг Земли одинаковы § 3 ОРБИТЫ СПУТНИКОВ ЛУНЫ и их эволюцияI
249
На рис. 96, а светлыми (двойными) стрелками показаны векторы геоцентрических скоростей Луны и спутников L1 и L2, а черными — векторы их селеноцентрических скоростей. Нетрудно заметить, что селеноцентрическое движение вокруг Луны происходит в направлении, противоположном вращению стрелки часов, т. е. в том же направлении, что и обращение Луны вокруг Земли (прямое движение спутников Луны).
ttSm/s
цггш/с
6J
Д65ХМ/Є
4 і г і
J
Q07XM/C
Ц/5НМ/С
' 0,30 км/с
Рис 96 Выведение на орбиту либрационных спутников Луны и Земли а) селеноцентрические (черные) и геоцентрические (светлые) орбиты (не в масштабе), б) масштабная диаграмма селеноцентрических (черные стрелки) и геоцентрических (светлые стрелки) скоростей.
Поучительно рассмотреть вопрос о запуске либрационного спутника, например спутника в точке L1. Для этого необходимо вывести его в точку либрации, используя промежуточную (лучше всего полуэллиптическую) траекторию перехода, и здесь сообщить ему приращение скорости, доводящее геоцентрическую скорость до 0,87 км/с и — одновременно — селеноцентрическую скорость до 0,15 км/с.
