Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
А вот пример полной схемы перелета (с двумя околопланетными спиралями). Приводим сравнительно свежий проект [4.86]. Космический аппарат выводится на околоземную орбиту в грузовом отсеке орбитального самолета. Старт с этой орбиты аппарата массой 28600 кг происходит 25 августа 1992 г. Движение по раскручивающейся спирали с помощью ЯЭРДУ происходит в течение 304 сут. Выход из сферы действия Земли 25 июля 1993 г. 20 мая 1997 г. аппарат прибывает в район Юпитера. Масса его полезной нагрузки 10470 кг. Общее время работы ЯЭРДУ до этого 1365 сут. Запас рабочего тела для ЭРД 8380 кг, причем его хватает и для последующих операций в системе Юпитера. После того как с борта аппарата стартует на сильно вытянутую орбиту ИСЮ с помощью ЖРД, сам аппарат с помощью ЭРД спускается по спирали на орбиту на уровне орбиты Каллисто, затем переводится на орбиту вокруг Каллисто высотой 4300 км, откуда на Каллисто сбрасывается посадочный аппарат с тележкой. Если место для посадки будет невозможно выбрать, аппарат перейдет на орбиту вокруг другого спутника Юпитера. Будут сброшены зонды в атмосферу Юпитера и т. д.
Аналогичные планы, на воплощение которых в действительность в США средства еще отнюдь не выделены, существуют и в отношении других планет группы Юпитера.
Возможно использование двигателей малой тяги в сочетании с пролетом планет. Мы уже встретились с таким случаем в § 3. Известен проект [4.87] использования ЭРД на начальном участке перелета типа «Гранд тур» до расстояния 3 а. е. от Солнца, причем этот участок очень напоминает петлю на рис. 153, правда, без пролета мимо Земли (этот маневр не был еще известен автору проекта).
§ 11. Исследования Юпитера и Сатурна
3 марта 1972 г. в США с помощью ракеты «Атлас — Центавр — Бернер-2» был запущен к Юпитеру космический аппарат «Пионер-10» (рис. 159, а) массой около 250 кг. Начальная скорость составила 14,3 км/с. 7 марта, 23 марта и 13 сентября 1972 г. были проведены коррекции траектории. В июле 1972 г. аппарат вошел в пояс астероидов, из которого вышел в середине февраля 1973 г. Войдя сгелио- § 12. ИССЛЕДОВАНИЯ B СИСТЕМАХ ЮПИТЕРА И САТУРНА
421
центрической скоростью 10,6 км/с в сферу действия Юпитера, он 4 декабря 1973 г. пролетел с планетоцентрической скоростью 36 км/с на минимальном расстоянии 130000 км от края атмосферы Юпитера. Через минуту после этого он прошел на расстоянии
Ф
Рис. 159. Космические аппараты «Пионер 10 (11)» (а) и «Вояджер-1 (2)» (6).
18000 км от ближайшего спутника Юпитера — Амальтеи, а еще через 17 мин зашел на 91 с за спутник Ио, и было осуществлено радиопросвечивание его атмосферы. Космический аппарат вышел из сферы действия Юпитера примерно в направлении его орбитального движения с гиперболической гелиоцентрической скоростью 22,1 км/с. Аппарат покинет Солнечную систему с остаточной скоростью на бесконечности V00=I 1,3 км/с, направленной в сторону созвездия Тельца. В 1979 г. он пересек орбиту Урана, а в 1987 г. должен пересечь орбиту Плутона (нигде не встретив планет). 422
ГЛ. 19. ПОЛЕТЫ К ЮПИТЕРИАНСКИМ ПЛАНЕТАМ
Рис. 160. Траектории космических аппаратов «Пи-онер-10» и «Пионер-11». Засечки — месячные отметки. Внизу — вид на траекторию «Пионера-11» с «ребра» плоскости эклиптики.
6 апреля 1973 г. на аналогичную гелиоцентрическую траекторию стартовал аппарат «Пионер-11». Запас топлива для коррекции был рассчитан на характеристическую скорость 200 м/с. В апреле 1974 г., когда уже было ясно, что, несмотря на радиацию, можно
V =//Зкм/е рискнуть совершить пролет і Юпитера на более близком
f расстоянии, чем то, на кото-
<<Пионер-11» и
r78 /
'77 \ / "Лмкер-М»
7/\ Л
7А \'7б/ ЦХ
ром пролетел «Пионер-10», была совершена коррекция траектории. В результате 3 декабря 1974 г. «Пионер-11» пролетел с юга на север с планетоцентрической скоростью 48 км/с на расстоянии 42600 км от границы облаков на Юпитере. Выйдя из сферы действия Юпитера, он направился по гелиоцентрической гиперболической траектории, проекция которой на плоскость эклиптики проходит вначале внутри орбиты Юпитера (перигелий на расстоянии 4 а. е. от Солнца) и которая поднимается над этой плоскостью, благодаря наклонению 15°, на 165 млн км. При отсутствии коррекции «Пионер-11» прошел бы 3 сентября 1979 г. на расстоянии 1,7 млн. км от Сатурна. В зависимости от условий пролета Сатурна, который в результате последующих коррекций должен был быть гораздо более тесным, рассматривались многочисленные варианты дальнейшего полета, в том числе (в скобках—даты достижения планет) новая встреча с Юпитером (1986); полет Сатурн — Уран (1985) — Нептун (1990); полет Сатурн — Нептун (2019); близкие пролеты 33 различных комет; выход из Солнечной системы в сторону, противоположную выходу «Пионера-10». Малое количество топлива для коррекции (60 м/с) и соображения надежности аппаратуры заставили остановиться на Уране, как дальнейшей цели полета (дата достижения — декабрь 1985 г.). Аппарат пролетел Сатурн фактически 1 сентября 1979 г., через 6 лет и 5 месяцев после старта, пройдя со скоростью 32 км/с на расстоянии 20 000 км от верхней границы облаков. При этом он невредимым дважды пересек невидимую с Земли внешнюю часть кольца Сатурна (до и после прохождения перицентра). На подлете к Сатурну исследовались естественные спутники Сатурна Япет и Янус, а после пролета Сатурна — Дио-на, Мимас, Тефия, Энцелад, Рея и, наконец, Титан. «Пионер-11» пролетел Титан на расстоянии 355 000 км и направился во внешние области Солнечной системы (Уран как цель дальнейшего поле- § 12. ИССЛЕДОВАНИЯ B СИСТЕМАХ ЮПИТЕРА И САТУРНА
