Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Вход в земную атмосферу произошел 17 ноября в южном полушарии на расстоянии нескольких тысяч километров от территории Советского Союза (в случае входа в северном полушарии траек-
1J Спуск с аэродинамическим качеством после входа в атмосферу со второй космической скоростью был впервые осуществлен в США 9 ноября 1967 г. Но скорость входа была достигнута не «естественным» путем после облета Луны, а «искусственно»: корабль «Аполлон-4» был переведен с низкой орбиты на эллиптическую с апогеем на высоте 17 000 км и затем был разогнан приложением тяги на нисходящей части эллипса до второй космической скорости. 264
гл. 11. возвращение на землю
тория спуска была бы короткой, с очень большими перегрузками). Без наличия подъемной силы посадка на территории Советского Союза оказалась бы невозможной Управление спускаемым аппаратом производилось посредством изменения направления подъемной силы (последнее достигалось поворотом аппарата по крену). Когда аппарат летел ниже расчетной траектории, для возврата на нее использовалась положительная подъемная сила (направленная вверх), когда выше — отрицательная (направленная вниз).
Рис 103 Схема маневрирования спускаемого аппарата (CA) станции «Зонд 6» в атмосфере Земли 1 — отделение CA, 2 — стабилизация CA, 3 — границы коридора входа, 4 — первое погружение CA в атмосферу, 5 — условная траектория (без учета атмосферы), 6 — условная граница атмосферы, 7 — высокоатмосферный (баллистический) полет, 8 — второе погружение в атмосферу, 9 — расчетный район посадки
Благодаря подъемной силе спускаемый аппарат после погружения в атмосферу двигался по траектории, которая изгибалась не вниз, как при баллистическом спуске, а вверх (рис 103). Поэтому аппарат вышел из плотных слоев атмосферы и перешел на участок неуправляемого баллистического полета. За время первого погружения в атмосферу скорость аппарата уменьшилась примерно с 11 до 7,6 км/с. Максимальные значения коэффициента продольной перегрузки составили 4—7.
Перед повторным погружением аппарат был развернут в определенное положение и стабилизирован. При этом погружении аппарат значительно меньше нагревался, чем при первом, но теплозащитное покрытие после первого погружения было ослаблено.
На высоте 7,5 км над земной поверхностью спускаемый аппарат затормозился до скорости 200 м/с, после чего была включена парашютная система и аппарат приземлился.
Наиболее трудной была организация управления на участке первого погружения [3.31, 3 32]. Целью управления на этом участке было обеспечение устойчивости движения и точного вылета за условную границу атмосферы (на высоте 100 км) — с заданной величиной и направлением скорости. Ошибка в величине"*скорости в 1 м/с или в угле вылета 0,01° давала отклонение по дальности 25 км. Возможности управления дальностью на участке второго § 4 ВОЗВРАЩЕНИЕ НА ЗЁМЛЮ П0СЛЁ ПОСАДКИ НАТЛУНУ
265
погружения были ограниченными из-за уменьшившейся скорости полета (порядка круговой). При малом аэродинамическом качестве (примерно 0,3) возможно скомпенсировать промах в среднем не более ±350-=-400 км [3.31].
Спускаемый аппарат имел осесимметричную сегментальнокони-ческую форму, причем центр тяжести был смещен относительно оси симметрии. Тем самым аппарат располагался под углом атаки к набегающему потоку, вследствие чего обтекание становилось несимметричным и возникала подъемная сила.
8 августа 1969 г. в сторону Луны была запущена станция «Зонд-7», которая 11 августа облетела Луну и 14 августа вошла в земную атмосферу, совершив управляемый спуск с аэродинамическим качеством, подобный описанному выше 20 октября 1970 г. была запущена станция «Зонд-8», облетевшая 24 октября Луну и, в отличие от предыдущих полетов, вошедшая в атмосферу со стороны северного полушария; она совершила посадку в Индийском океане, в 730 км юго-восточнее архипелага Чагос
§ 4. Возвращение на Землю станций, совершивших посадки на Луне
12 сентября 1970 г. была запущена советская автоматическая станция «Луна-16», состоявшая из посадочной ступени и взлетной ступени — ракеты «Луна — Земля»; посадочная ступень представляла собой унифицированную в дальнейшем платформу для доставки на Луну различных грузов (в несколько модернизованном виде она использовалась для доставки на Луну передвижных лабораторий «Луноход» и, хотя и в мелком масштабе, видна на рис. 81 в § 8 гл. 8).
13 сентября была проведена единственная (из двух запланированных на пути к Луне) коррекция с помощью основного двигателя посадочной ступени, обладающего регулируемой тягой. 17 сентября в 2 ч 38 мин был повторно включен этот же двигатель, который сообщил тормозной импульс для перевода станции на окололунную орбиту высотой 110 км. Далее новый тормозной импульс превратил орбиту в эллиптическую высотой 15-^110 км. Следующий маневр несколько повернул плоскость орбиты и уменьшил высоту апоселения до 106 км.
20 сентября в 6 ч 06 мин начались операции по ориентации станции и программные развороты, подготавливающие мягкую посадку. При этом с 6 ч 41 мин до 7 ч 31 мин станция находилась за Луной. В 8 ч 12 мин вблизи периселения был включен основной двигатель посадочной ступени и станция перешла на траекторию снижения. Высота и вертикальная скорость спуска измерялись радиовысотомером и доплеровским измерителем скорости. При достижении заданных значений этих величин был еще раз включен основной 266
