Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
1J См., например, Spaceflight, 1970, v. 12, № 12; 1972, v. 14, № 4. § 9. КОРРЕКЦИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ТРАЕКТОРИЙ
337
действия соответствующих планет, но очень близко от их границ и глубоко внутри сфер влияния (см. столбцы 4 и 5 табл. 4 в § 1). Космические аппараты, расположенные в этих точках, можно рассматривать и как искусственные планеты и как искусственные спутники планет с периодами обращения, равными периодам обращения планет вокруг Солнца.
Особо должны учитываться возмущения в движении искусственных спутников планет, накапливающиеся в течение многих оборотов, но останавливаться на их детальном анализе для различных планет пока еще преждевременно.
§ 9. Коррекция межпланетных траекторий
Огромная длина межпланетных траекторий делает их весьма чувствительными к самым небольшим ошибкам в величине и направлении начальной скорости. Ошибка в величине приобретенной при запуске скорости на 1 м/с может привести к отклонению от цели на сотни тысяч километров.
Каковы источники ошибок? Это прежде всего инструментальные ошибки — погрешности аппаратуры управления ракетой-носителем на активном участке и при различных маневрах. Сами эти ошибки происходят, во-первых, от недостаточно точного определения местоположения и скорости объекта (ошибки измерений) и, во-вторых, от неточного срабатывания управляющих органов. Ошибки, происходящие от неточной работы аппаратуры, с прогрессом техники будут уменьшаться. Но уменьшатся ли они до уровня, при котором промах станет несуществен? Для этого точность аппаратуры должна повыситься в сотни раз! Технически, видимо, проще пойти по другому пути — использовать для компенсации ошибок корректирующие маневры [4.18].
Серьезным источником ошибок является недостаточно точное знание нами межпланетных расстояний. Мы очень точно знаем эти расстояния выраженными в астрономических единицах, но сама эта единица недостаточно точно известна. Неизвестен, иными словами, масштаб Солнечной системы. Одно это еще недавно могло привести к промаху в десятки тысяч километров. Наконец, нуждаются в уточнении массы планет. По мере того как совершаются космические полеты, ошибки такого рода постепенно исчезают, так как наблюдение каждого сближения с планетой уточняет ее массу и расстояние до нее. Масштаб Солнечной системы успешно уточняется также методом радиолокации Солнца и планет.
Но инструментальные источники ошибок сохранятся и в будущем, поэтому коррекция межпланетных траекторий будет необходима. Поскольку это так, теряет смысл точный учет мелких возмущений траектории, о которых говорилось выше.
Те же причины приводят к неизбежной неточности и самих KOp- 338
ГЛ. ІЗ. МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ПОЛЕТЫ С БОЛЬШОЙ ТЯГОЙ 1Щ
ректнрующнх маневров. Поэтому в течение полета может понадобиться совершить несколько коррекций, если преследуемые цели требуют достаточно точного сближения с исследуемой планетой.
Планирование корректирующих маневров встречает большие трудности математического и технического характера.
Когда сообщить корректирующий импульс: сразу, как только будет обнаружена ошибка, или позже, когда величина ошибки будет уточнена, но, быть может, потребуется больше энергии для ее компенсации? Какую цель должна преследовать коррекция: вывести космический аппарат в первоначально выбранную точку встречи с планетой-целью или в другую точку (и, следовательно, в другой момент времени), если первое технически проще, а второе дает выигрыш в количестве расходуемого при коррекции топлива? Что выгоднее: установить на ракете-носителе более точную и, следовательно, более тяжелую аппаратуру автоматического управления или вместо этого увеличить количество топлива для коррекции? Как часты должны быть корректирующие маневры? Где, на каком участке траектории их следует планировать? Как вообще осуществлять это планирование перед полетом, если ошибки заранее неизвестны, так как носят случайный характер, но в то же время совершенно неизбежны [4.19]?
Теория коррекции межпланетных траекторий поэтому весьма сложна и не может быть здесь детально освещена [4.20, 4.21].
При проектировании космического полета возникает задача оптимизации коррекций, т. е. выбора такой траектории перелета и выбора на ней таких точек коррекции, чтобы сумма импульсов коррекций была минимальной. Корректируется как место встречи с планетой назначения, так и момент ее. В частности, коррекция момента встречи на величину порядка 12 ч может понадобиться, если обнаружится, что в момент встречи с планетой космический аппарат находится за горизонтом наземных наблюдательных станций [4.21].
Сразу после старта с Земли возможности коррекции межпланетной траектории ограничены. Это объясняется тем, что геоцентрическая скорость полета весьма велика, и практически («в линейном приближении») корректирующий импульс не может изменить направления вектора скорости, а может изменить лишь его величину. Если представить себе картинную плоскость, проведенную через центр планеты назначения, и отметить на ней точку пересечения этой плоскости с действительной траекторией, то с помощью коррекции вблизи Земли можно сместить эту точку лишь в одном определенном направлении, а также изменить время встречи. Следовательно, может оказаться невозможным осуществить сдвиг точки пересечения картинной плоскости именно в том направлении, в котором нужно, хотя тот сдвиг, который осуществим, может оказаться достаточно большим. Последнее видно из того, что небольшое изменение на- і 9 КОРРЕКЦИЯ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ТРАЕКТОРИЙ
