Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Для выхода на орбиту искусственной планеты достаточно превысить вторую космическую скорость. Орбита такого зонда может быть названа одноимпульсной. Она, естественно, обязана пересекаться с орбитой Земли (сферу действия Земли в межпланетных масштабах мы будем принимать за точку). Период обращения искусственной планеты полностью определяется величиной большой оси ее орбиты (см. § 5 гл. 2), а последняя в свою очередь определяется величиной гелиоцентрической скорости выхода из сферы действия, являющейся начальной скоростью движения искусственной планеты по орбите.
Можно так подобрать величину и направление геоцентрической скорости выхода, что период обращения окажется кратным периоду обращения Земли, т. е. будет измеряться целым или дробным числом лет. Тогда через какой-то период времени, равный наименьшему общему кратному обоих периодов обращения, Земля и зонд встретятся в точке начала движения искусственной планеты [4.33]. Это произойдет через целое число лет после старта. Таким путем можно получить с близкого расстояния по радио данные исследования межпланетного пространства или даже вернуть на Землю часть бортовой научной аппаратуры.
Если плоскость орбиты искусственной планеты совпадает с плоскостью эклиптики (когда гелиоцентрическая скорость выхода ле- f I. ОДНОИМПУЛЬСНЫЕ ОРБИТЫ ИСКУССТВЕННЫХ ПЛАНЕТ 351
жит в плоскости эклиптики) и притом орбита не является касательной к орбите Земли, то обе орбиты имеют еще одну точку пересечения, кроме начальной. В этой второй точке пересечения при должном подборе параметров орбиты зонда также возможна встреча с Землей, но уже через дробное число лет [4.33J.
Если пренебречь возмущающим влиянием Земли в момент сближения, то следует ожидать периодических возвращений искусственной планеты к Земле. Фактически же возмущения вызовут изменение периода обращения. Зонд придет в следующий раз к месту встречи на орбите Земли немного раньше или немного позже Земли, и повторная встреча не произойдет.
Рассмотрим семейство орбит искусственных планет, касающихся орбиты Земли. Это семейство делится на два подсемейства: внутренних орбит и внешних орбит. Периоды обращения для внутренних орбит — все меньше года, для внешних орбит — больше года. И тех и других орбит бесконечное число.
Чтобы могло произойти возвращение искусственной планеты к Земле, планета и Земля должны каждая совершить целое число оборотов вокруг Солнца. Пусть Земля за время полета совершаетт оборотов, а искусственная планета — п оборотов (тип — целые числа). Тогда период обращения искусственной планеты равен т]п лет. Верно и обратное: если период обращения искусственной планеты составляет mjn лет, причем дробь mjn несократима, то до встречи Земля совершит т оборотов (за т лет), а планета совершит п оборотов. Если m<jn, орбита — внутренняя, если т>п — внешняя.
Нетрудно сообразить, что минимальный срок возвращения к Земле для внутренних орбит равен одному году. Через год, совершив два оборота вокруг Солнца, возвратится к Земле в начальную точку своего движения зонд с периодом обращения 1J2 года. Точно также через год вернулись бы к Земле и зонды с периодами обращения 7з. 1J4, lJb года и т. д., но... таких искусственных планет не существует, так как минимальный период обращения искусственной планеты равен удвоенному времени полета к Солнцу по полуэллипсу, т. е. 130,04 сут — более V з года. Остальные внутренние орбиты обеспечивают возврат к Земле через два, три и большее число лет. (Например, при периоде V3 г°Да 30НД возвращается к Земле через 2 года, совершив 3 оборота вокруг Солнца.)
Для вывода искусственной планеты на полугодовую орбиту необходима скорость отлета с Земли 15,46 км/с [4.33]. Полугодовая орбита пересекает орбиты Венеры и Меркурия. Расстояние зонда от Солнца в перигелии равно 0,260 а. е. (меньше расстояния Меркурия в его перигелии, которое равно 0,31 а. е.).
Постоянную систему четырех полугодовых искусственных планет можно эффективно использовать для исследования Солнца [4.341. Пусть запуск зонда 1 происходит, когда Земля находится 352 ГЛ. 15. ЗОНДИРОВАНИЕ МЕЖПЛАНЕТНОГО ПРОСТРАНСТВА
в точке А своей орбиты (рис. 132). Через 3 месяца производится запуск зонда 2 в точке В, еще через 3 месяца — зонда 3 в точке С и, наконец, через 9 месяцев после старта в точке А — в точке D. Через год после первого запуска все зонды (/, 2, 3, 4) займут положения, показанные на рис. 132. Указанная ромбическая конфигурация будет Гповторяться каждые полгода. Также через б месяцев будет повторяться ромбическая конфигурация в повернутом на 90°
положении (первый раз она возникает через 15 месяцев после запуска зонда 1). Ближайшие к Солнцу зонды позволят одновременно наблюдать с двух противоположных сторон практически всю поверхность JP Солнца и будут находиться в это время на линии, перпендикулярной к направлению Земля — Солнце,— в наилучшем положении для приема их радиосигналов.
Переходя к внешним касательным орбитам с возвращением к Земле через целое число лет, отметим, что здесь не суще-
гне« І04* v^tt^icwia ил чсіїяусл u ' * 1
