Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Большие энергетические затраты требуются для поворота плоскости орбиты спутника. Так, для поворота на 51° плоскости круговой орбиты, расположенной на высоте 50 км, без изменения ее формы понадобился бы импульс 736 м/с. Такой поворот может понадобиться для ускоренного обзора поверхности Луны с ее полярного спутника [3.23].
Американские спутники серии «Лунар Орбитер», как правило, оставались на первоначальных окололунных орбитах лишь несколько дней (7; 5 и 4 сут для первого, второго и третьего аппа ратов), причем в случаях первых двух спутников это делалось с целью уточнения параметров гравитационного поля Луны. Ano- 252
ҐЛ 10 ЙСкУССТВЕНЙЫЙ СПУТНИК ЛУНЫ
селении первоначальных орбит располагались на высоте около 1850 км, а периселении — примерно на высоте 200 км. Затем для фотографирования участков лунной поверхности с близкого расстояния спутники получали тормозной импульс в апоселении, вследствие чего периселений опускался до высоты 40—50 км над поверхностью. Спутник «Лунар Орби-тер-4» совершал позже повторный маневр, при котором апоселений был приближен к Луне. Орбита спутника «Лунар Орбитер-5» специально уменьшалась, чтобы сократить пребывание солнечных батарей станции в тени Земли во время лунного затмения.
При попытке опустить периселений орбиты спутника Луны поближе к поверхности требуется, разумеется, особенно высокая точность управления, чтобы не произошло столкновения с Луной. Но иногда такое столкновение достигается намеренно. Американские спутники «Лунар Орбитер-3, -2, -3, -5» специально разбивались о поверхность Луны, чтобы их радиопередатчики не засоряли эфир во время работы новых автоматических станций (спутник «Лунар Орбитер-4» упал на Луну естественным образом осенью 1967 г.).
Наконец, спуск с окололунной орбиты может сопровождаться мягкой посадкой. Для этого, очевидно, перед соприкосновением с лунной поверхностью должна быть совершена операция ракетного торможения, подобная рассматривавшейся в § 7 гл. 8.
Если место прилунения произвольно, то меньше всего требуется энергии для спуска на Луну, когда сход с орбиты осуществляется в периселении с помощью горизонтального тормозного импульса и угловая дальность спуска составляет 180° (полуэллиптическая траектория).
Мягкая посадка с окололунной орбиты может быть завершающим этапом полета с Земли на Луну, сопровождающегося предварительным выходом на орбиту спутника Луны — так называемую орбиту ожидания (рис. 97). Перейдя с нее на эллиптическую орбиту снижения, космический аппарат затем начинает завершающий этап посадки вблизи периселения. Как по круговой, так и по эллиптической орбите может быть совершено несколько оборотов.
Подобный метод посадки на Луну может иметь определенные преимущества перед методом прямой посадки, рассмотренным в § 7 гл. 8. Эти преимущества, однако, не энергетического характера, а связаны с целью полета.
Использование орбиты ожидания позволяет совершить посадку в восточной части Луны, где прямая посадка попросту невозможна
Рис. 97 Спуск на Луну с предварительным выходом на круговую орбиту / — гиперболическая пролетная траектория, 2 — круговая орбита ожидания, 3 — эллиптическая орбита снижения, А, В, С — активные участки полета § 6. Научное значение спутников ЛуНы
263
(космический аппарат не может «догнать Луну»), Оно желательно и в тех случаях, когда точка лунной поверхности может быть достигнута лишь по навесной («баскетбольной») траектории подлета к сфере действия Луны. Советские станции «Луна-16» и «Луна-20», совершившие посадки в восточной части Луны, спускались с орбиты ожидания.
То же касается и станции «Луна-17», доставившей «Луноход-1», но по другой причине (станция села в районе Моря Дождей, т. е. в западном полушарии Луны). Орбита ожидания позволяет уточнить место посадки, выбрав его в любом пункте трассы почета, в то время как при прямой посадке такое место предопределено уже на большом расстоянии от Луны. По одной этой причине выход на орбиту ожидания обязателен в случае полета на Луну человека (см. главу 12).
Метод посадки с орбиты, по существу, состоит в разбиении торможения на два этапа: при выходе на орбиту и при прилунении. Однако всякое разбиение торможения, как уже говорилось в § 7 гл. 8, нецелесообразно с энергетической точки зрения. Поэтому применение метода посадки с орбиты спутника Луны не приводит к энергетическим потерям только в том случае, если орбита низко расположена — на такой высоте, на какой могло бы уже начаться торможение при прямой посадке. В остальных случаях требуется лишняя затрата топлива, причем тем большая, чем выше орбита [3.24]. Сказанное справедливо, конечно, для того случая, когда с орбиты спутника Луны сходит весь космический аппарат, а не какая-то его часть (последний случай будет рассмотрен в главе 12).
§ 6. Научное значение спутников Луны
Можно указать три главных цели запусков автоматических станций на окололунные орбиты: 1) изучение детальной структуры поля тяготения Луны и, в частности, уточнение отношения массы Луны к массе Земли; 2) исследование вещества, излучений и магнитного поля в окололунном пространстве; 3) фотографирование лунной поверхности.
