Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левантовский В.И. -> "Механика космического полета в элементарном изложении" -> 115

Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.

Левантовский В.И. Механика космического полета в элементарном изложении — М.: Наука, 1980. — 512 c.
Скачать (прямая ссылка): mehanikakosmicheskogopoleta1980.djvu
Предыдущая << 1 .. 109 110 111 112 113 114 < 115 > 116 117 118 119 120 121 .. 221 >> Следующая


Интересно, что в нашем проекте на околоземную промежуточную орбиту первые три ступени выводят массу около 150 т (сюда не включена отброшенная пустая третья ступень, которая также выходит на орбиту). Масса же корабля с его двумя ракетными ступенями на пути к Луне составляет около 50 т (см. табл. 16 Приложения II).

Насколько облегчилась бы задача, если бы на всех ступенях ракеты применялось высококалорийное топливо, дающее скорость истечения «всего лишь» в полтора раза болЫную, чем мы принимали до сих пор! В самом деле, при скорости истечения 4,5 км/с относительная полезная нагрузка равнялась бы Р=83,14 (при S= 15), т. е. примерно бы соответствовала обычному запуску корабля на околоземную орбиту *). Хотя двигатели, работающие на жидком кислороде и жидком водороде, и дают скорость истечения около 4 км/с, но на нижних ступенях ракет их применение сильно затруднено (§ 4 гл. 1). Однако последний результат показывает, что серьезное уменьшение стартовой массы не является несбыточной мечтой.

х) Например, американская ракета-носитель «Атлас», выводившая в 1961—> 1963 гг. на орбиту корабли типа «Меркурий» массой примерно 1,5 т, имела стартовую массу около 120 т. 274

ГЛ. 12. ЭКСПЕДИЦИЯ НА ЛУНУ

Расчет показывает, какая большая выгода достигается тем, что на погашение скорости сближения с Землей вовсе не тратится топлива. Если бы гасилась с помощью ракетного торможения хотя бы часть скорости, если бы, например, корабль перед спуском на Землю выходил на околоземную орбиту спутника, то при S= 15 относительная полезная нагрузка оказалась бы равной 173,7 при скорости истечения 4,5 км/с. (Мы предполагаем, что для выхода на околоземную орбиту используется седьмая сгупень, уменьшающая скорость сближения с Землей на 3 км/с; это доводит суммарную характеристическую скорость до 21 км/с).

Следует иметь в виду, что, «проектируя» нашу ракету-носитель, мы заботились в основном о наглядности и простоте вычислений, а не о наилучшем техническом варианте. Мы несколько занизили величину потерь скорости при старте с Земли и тем самым уменьшили как суммарную характеристическую скорость, так и значение относительной полезной нагрузки. С другой стороны, мы, принимая скорость истечения для всех ступеней равной 3 км/с, не учли, что по крайней мере у верхних ступеней она может быть значительно выше, и эта погрешность должна компенсировать предыдущую. В конструктивном отношении нет смысла, конечно, насильственно осуществлять подобие всех ступеней ракеты и снабжать их одинаковым топливом.

Отличие существующих проектов перелетов Земля — Луна — Земля от схематично набросанного выше заключается обычно еще и в том, что для выхода на околоземную промежуточную орбиту цредназначаются две ступени, а не три, как у нас. Наличие лишней ступени, правда, уменьшает начальную массу ракетной системы, но зато и уменьшает ее надежность, увеличивает риск аварии.

Для прямого перелета на Луну и обратно с помощью одной ракеты в США в свое время был принят проект «Нова», предусматривавший постройку гигантской пятиступенчатой ракетной системы. Две первые ступени должны были выводить корабль на околоземную промежуточную орбиту, причем первая ступень должна была работать на керосине и жидком кислороде, а вторая — на кислородно-водородном топливе; третья, использующая кислородно-водородное топливо, предназначена была для схода с орбиты и выхода на окололунную орбиту ожидания; четвертая и пятая ступени (на том же топливе) должны были обеспечить посадку на Луну и взлет с нее. При возвращаемой на Землю полезной нагрузке 13,6 т ракета «Нова» должна была иметь стартовую массу 3140 т [3.34]. В дальнейшем проект ракеты «Нова» претерпел различные изменения и в конце концов начал предусматривать постройку ракеты массой 4500—5000 т. Но разработка и постройка такой ракеты требовали столько времени, что поставленная в США цель — высадка на Луне до 1970 г.— не могла бы быть осуществлена. Поэтому от проекта пришлось отказаться. 5 3. ВСТРЕЧА В КОСМОСЕ И МОНТАЖ КОРАБЛЯ

275

§ 3. Встреча в космосе и монтаж корабля

(второй вариант лунной экспедиции)

Постройка огромных ракет, подобных описанным выше, встречает большие трудности. Дело не только в размерах самих ракет, но и в необходимости постройки больших наземных стартовых башен, в трудностях транспортировки к месту старта отдельных ступеней, в сложном поведении колоссальных количеств топлива во время старта. Нельзя ли обойтись все же ракетами меньшего размера?

Наши трудности, по существу, были вызваны тем, что все необходимое для экспедиции ракета-носитель должна захватить с собой с Земли. Между тем при земных путешествиях отнюдь не возбраняется запасаться в пути, на промежуточных остановках, всем необходимым. Легко представить себе, насколько лучше бы обстояло дело, если бы мы могли рассчитывать, скажем, на то, чтобы топливо для возвращения с Луны на Землю ждало нас на самой Луне (пополнение запасов продовольствия и кислорода не имело бы большого значения). В самом деле, подсчет по формуле (2в) в § 1 гл. 1 показывает, что топливо на борту космического корабля, когда он стартует с поверхности Луны со скоростью 3 км/с, направляясь к Земле, составляет 63% его массы, если принять скорость истечения до равной 3 км/с, и 49%, если до=4,5 км/с. Во втором случае это, например, означает, что ракета-носитель, поднимающаяся с Земли, сможет иметь вдвое меньшую стартовую массу. Разумеется, топливо на Луну должно быть доставлено с помощью примерно такой же по мощности второй ракеты, которая может быть, в частности, и непилотируемой, т. е. автоматической. Конечно, в принципе могут быть использованы несколько, целая эскадрилья сравнительно небольших ракет, перевозящих на Луну отдельные части агрегата, предназначенного для возвращения.
Предыдущая << 1 .. 109 110 111 112 113 114 < 115 > 116 117 118 119 120 121 .. 221 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed