Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Реактивное торможение Аэродинамическое торможение Реактивное торможение Аэродинамическое торможение
Старт с поверхности Земли Старт с орбиты высотой 200 км Старт с поверхности Земли Старт с орбиты высотой 200 км Старт с поверхности Земли Старт с орбиты высотой 200 им Старт с поверхности Земли Старт с орбиты высотой 200 км
__1 _ __2 __ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ^
Меркурий 85,0 3,006 7,503 22,6 13,059 _ _ — — — — —
Венера 86,5 7,328 3,382 16,4 6,888 13,1 3,506 — — — — —
Марс 99,8 3,555 2,128 15,3 5,741 13,2 3,613 17,370 35,6 26,121 18,3 8,751
Юпитер 170,1 42,73 17,96 33,8 24,27 15,8 6,305 20,13 38,4 28,88 18,3 8,751
Сатурн 236,3 25,62 11,02 27,8 18,30 16,8 7,285 13,19 31,4 21,94 18,3 8,751
Уран 173,6 15,18 6,79 24,3 14,77 17,5 7,978 8,69 26,9 17,44 18,3 8,751
Нептун 153,6 16,73 7,28 25,0 15,53 17,8 8,247 8,43 26,7 17,18 18,3 8,751
Плутон 161 (?) 0,88 (?) 3 20,9 И — — 6,84 25,1 15,59 — —
Луна 108,3 1,680 1,83 14,5 4,9 — — 1,2-:-1,3 14,0 4,44-4,5 — — § 8. ВОЗМУЩЕНИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ТРАЕКТОРИЙ
335
Торможение с аэродинамическим качеством позволяет также произвести боковой маневр для выведения спутника на орбиту, лежащую в иной плоскости, нежели траектория подхода [4.13, 4.14].
К сожалению, часть сэкономленной с помощью атмосферы энергии будет теряться из-за лишней затраты топлива на предыдущих этапах полета, так как аппарат, входящий в атмосферу, должен быть снабжен теплозащитным покрытием, т. е. иметь увеличенную массу. Наконец, описанные маневры требуют точного входа в узкий атмосферный коридор, что нелегко сделать.
Этих недостатков лишен компромиссный ме- Рис 127 Использова-ТОД запуска спутника, При котором небольшой ниеУрикошетирования
«, * „от атмосферы для за-
реактивныи импульс сооощается в разреженных пуска спутника: 1 — СЛОЯХ атмосферы, чтобы вывести спутник на ектори^подхода.|2Р-эллиптическую Орбиту С ВЫСОКИМ апоцентром. траектория рикоше-
с, Ji- і тирования, 3 — орби-
Затем спутник «автоматически» тормозится ПО Р та спутника, методу «тормозных эллипсов» (см. § 2 гл. 11), почти не снижаясь в перицентре. Когда апоцентр опустится до заданной высоты, слабый разгонный импульс двигателя в апоцентре поднимет на нужную высоту перицентр. Выведение таким образом спутников на низкие почти круговые орбиты дает ощутимый выигрыш в характеристической скорости по сравнению с непосредственным выводом путем реактивного торможения. Он составляет при эксцентриситете 0,8 начальной эллиптической орбиты примерно 1; 2,2 и 12,7 км/с соответственно для спутников Марса, Венеры и Юпитера [4.15].
В табл. 11 указаны характеристики низких орбит искусственных спутников планет (и Луны). Под «низкими» понимаются круговые орбиты радиуса, равного среднему радиусу планеты (наличием экваториального вздутия, гор, а также атмосферы пренебре-гается). Тормозные импульсы указаны для одноимпульсных маневров, причем гиперболическая скорость перед торможением для перехода на низкую орбиту принята равной скорости падения (столбцы 5 табл. 8 и 9). При вычислении суммарных характеристических скоростей полностью пренебрегалось потерями при выходе на орбиту спутника в случае реактивного торможения и необходимостью некоторой затраты топлива при аэродинамическом торможении. Потери при старте с Земли предполагались, как и всюду, равными 1,6 км/с.
§ 8. Возмущения межпланетных траекторий
Применяемый нами приближенный метод расчета межпланетных траекторий рассматривает движение на каждом из трех основных участков полета как кеплерово, невозмущенное. Между тем при 336 ГЛ. ІЗ. МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ПОЛЕТЫ С БОЛЬШОЙ ТЯГОЙ 1Щ
расчете конкретной межпланетной траектории необходимо учитывать возмущения. Так, например, вне сферы действия Земли довольно существенны возмущения гелиоцентрического движения со стороны Юпитера. Вследствие этих возмущений (происходящих из-за того, что Юпитер сообщает разные гравитационные ускорения космическому аппарату и Солнцу) космический аппарат может смещаться на десятки тысяч километров. Порядок этих возмущений примерно такой же, как у возмущений движения Земли со стороны Юпитера, а они достигают 20 ООО—30 ООО км. Гораздо слабее сказываются возмущения со стороны других планет. В самом деле, суммарное возмущение Земли со стороны Марса, Сатурна, Урана и Нептуна не превышает 6000 км [4.16].
Искусственная планета, движущаяся на всем протяжении своей орбиты вблизи естественной планеты, должна испытывать значительные возмущения со стороны последней. Эти возмущения в частных случаях приводят к движениям по круговым орбитам с периодом обращения, равным периоду обращения возмущающей планеты. Речь идет об искусственных планетах, находящихся в точках либрации системы Солнце — планета. Формально каждой естественной планете должны соответствовать две треугольные и три коллинеарные точки либрации. Фактически, однако, искусственные планеты не могут удержаться в треугольных точках либрации, соответствующих по крайней мере планетам с малой массой, из-за возмущений со стороны посторонних планет. Например, расстояния треугольных точек либрации системы Солнце — Земля от Юпитера в 4—6 раз больше, чем расстояния от Земли, но масса Юпитера в триста раз больше земной, и потому искусственные планеты в этих точках должны испытывать примерно в 10 раз большее влияние со стороны Юпитера, чем со стороны Земли. По этой причине выведение искусственных планет в «формальные» треугольные точки либрации на орбитах по крайней мере Меркурия, Венеры, Земли и Марса лишено всякого смысла. Эти точки ничем не лучше других точек на орбитах указанных планет. Проекты запусков в эти точки, время от времени публикующиеся представляют собой чисто бумажное творчество. Лучше обстоит дело с коллинеарными точками либрации Li и L2, которые хотя и неустойчивы и испытывают возмущения со стороны посторонних планет, но находятся в ОСНОВНОМ под влиянием возмущений со стороны планеты-хозяйки, сравнительно близко расположенной. Приводим сведения о расстояниях коллинеарных точек либрации Li и L2 до соответствующих планет [4.173: Меркурий — 2,2Ы05 и 2,21-IO5 км; Венера — 1,01 • 10е и 1,01-106 км; Земля — 1,49-106 и 1,50-10« км; Марс — 1,08-10« и 1,09-10« км; Юпитер — 5,19-IO7 и 5,43-107 км; Сатурн — 6,44х X IO7 и 6,64-IO7 км. Все эти точки расположены снаружи от сфер
