Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Скорости освобождения на поверхности четырех самых крупных астероидов измеряются лишь сотнями метров в секунду, а на астероидах размерами в несколько километров — метрами в секунду. Посадки на большие астероиды (специальных отсеков) должны происходить с помощью тормозных ЖРД и РДТТ, посадки на астероиды типа Эроса могут быть в принципе жесткими, без торможения (скорость падения «из бесконечности» на поверхность — порядка 10 м/с), а посадки на астероиды типа Икара (1—2 км в диаметре) должны представлять собой простое причаливание.
По одному из детальных проектов [4.90] 18 ноября 1976 г. ракета-носитель «Титан-ЗЕ» выводит на траекторию (fBMX=l км/с) космический аппарат массой 1792 кг. Аппарат прибывает в точку, отстоящую на 1000 км от Эроса со стороны Солнца, 11 июля 1978 г., через 600 сут, причем все 600 сут работает ЭРДУ (6 ртутных ионных двигателей тягой по 15 гс). Далее, в течение 30 сут совершаются маневры с помощью ЭРДУ по приближению к Эросу и обходу его с разных сторон (затрата 6,6 м/с суммарной характеристической скорости). При этом выбирается область для причаливания. С помощью 8 вспомогательных ЖРД тягой по 11,3 кгс аппарат приближается к Эросу и зависает на высоте 150 м. В поверхность втыкается реактивный гарпун, тянущий за собой трос, по которому на поверхность спускается специальный отсек с рычажной системой для забора образцов грунта. Отсек остается на Эросе, но герметичная капсула с образцами возвращается на аппарат, который по вертикали удаляется от Эроса. 19 октября 1978 г., через 100 сут после встречи с Эросом, аппарат отправляется на Землю и еще через 475 сут (в том числе первые 95 сут работы ЭРДУ), 6 февраля 1980 г., возвращаемая капсула с образцами массой 50 кг входит со скоростью 12,8 км/с в атмосферу Земли. Продолжительность эксперимента 3,2 года [4.90 § 4. ПОСАДКА НА АСТЕРОИД
433
Согласно другому исследованию [4.91], 18 ноября 1976 г., 27 января 1979 г., 20 августа 1976 г. и 1 февраля 1978 г. возможны запуски аппаратов с ЭРДУ (удельный импульс 3500—4000 с) с помощью ракет-носителей «Атлас — Центавр» для пролетов соответственно Цереры, Паллады, Весты и Юноны с полезными нагрузками по 500 кг (в том числе приборы и датчики 181 кг). 18 ноября 1976 г. и 1 февраля 1978 г. были возможны запуски с помощью ракеты «Титан-ЗХ — Центавр» (fBbIX=7 км/с) аппаратов с полезными нагрузками 635—726 кг для встреч соответственно с Церерой и с Юноной. Без ЭРДУ для этого были бы нужны ракеты-гиганты «Сатурн-5». Глава 21
ПОЛЕТЫ К КОМЕТАМ
§ 1. Импульсные полеты
Мы будем рассматривать полеты к ядрам комет, состоящим, по данным астрономии, из льдистых твердых веществ, в которые вкраплены каменистые частицы и пылинки (метеорное вещество). Размеры ядер — от нескольких сот метров до нескольких километров. При приближении к Солнцу вещество ядра начинает испаряться и образуется туманная газообразная оболочка — кома (поперечником IO4—IO5 км), составляющая вместе с ядром голову кометы. Под действием давления солнечного света и в результате взаимодействия солнечного ветра с веществом кометы образуется ее хвост, простирающийся в сторону от Солнца на десятки и сотни миллионов километров (наблюдавшийся рекорд — 900 млн. км).
Предполагается, что общее число комет порядка ста миллиардов, но их суммарная масса не превышает 0,1 земной. Большинство их составляет облако на расстоянии 100000—150000 а. е. (облако Оорта) на границе сферы действия Солнца, мы же наблюдем только те, которые вблизи Солнца образуют комы и хвосты.
Объектом исследования для космонавтики служат короткопери-одические кометы, орбиты которых лежат в пределах обозреваемой части Солнечной системы. Долгопериодические кометы, совершающие один оборот вокруг Солнца за многие миллионы лет, представляют как случайные гости нашей планетной системы гораздо меньший интерес.
Большинство комет имеет очень сильно вытянутые, огромные эллиптические орбиты. Орбитальная скорость таких комет в перигелии близка к параболической. Плоскости движения обычно сильно наклонены к плоскости эклиптики. Направление движения вокруг Солнца у некоторых комет, например у кометы Галлея (см. § 2), обратно общему направлению обращения планет. Поэтому те трудности, о которых говорилось в предыдущей главе в связи с полетами к некоторым астероидам, теперь, в гораздо большей степени, от- § I. ИМПУЛЬСНЫЕ ПОЛЕТЫ?
435
носятся к большинству комет. Даже простой пролет кометы может представлять собой нелегкую задачу. При сильном наклоне орбиты лучше всего, казалось бы, проектировать встречу в ее узле, чтобы перелет мог происходить в плоскости эклиптики. И лучше всего, ^ если перелет происходит по траектории, близкой к полуэллиптической, а для этого требуется, чтобы благоприятное положение Земли на орбите было приурочено к прохождению кометой узла, что может случиться не часто. Но зарегистрированных комет много, и отбор их для перехвата такого рода возможен.
Но тут возникает новая трудность, уже аппаратурного характера. Ядро кометы мало, и изучать его со слишком большого расстояния невозможно, а на малом расстоянии должна быть ограничена относительная скорость пролета, иначе ядро промелькнет в поле зрения телекамер как метеор. Утверждалось, что расстояние должно быть не более 5000 км, а относительная скорость при этом не превышать 16 км/с. Увы, относительная скорость при пролете кометы Галлея в 1986 г., когда она с огромной скоростью приходит в центр Солнечной системы, может составить 70 км/с [4.93].
