Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Плутон 33602,5 92,00 293,9 14 — 16,6
Луна 10 любое 6,7 — 8,5
Таблица 14. Межпланетные экспедиции при параболических траекториях перелетов туда и обратно
Небесное тело Минимальная полная продолжительность экспедиции Минимальное время ожидания, сут Суммарная характер скорость при старте высотой 200 км, околоземная орбита — низкая орбита —Земля истическая с орбиты км/с околоземная орбита —поверхность-Земля
сут звездные годы Реактивное торможение Аэродинамическое торможение
1 2 3 4 5 6 7
Марс 152,6 0,42 12,8 43,491 26,121 30,4 (52,0)
Юпитер 1007,0 2,76 197,6 49,01 28,88 80,1
Сатурн 2124,1 5,82 276,1 35,13 21,94 52,6
Уран 5061,4 13,86 107,8 26,13 17,44 35,6
Нептун 9821,1 26,89 343,5 25,61 17,18 37,2
Плутон 14207,4 38,90 83,8 22,43 15,6 24,6
Луна 2 любое 5,6ч-5,8 — 9,6 § 5. ЭКСПЕДИЦИИ ПРИ СИММЕТРИЧНЫХ ПЕРЕЛЁТАХ
451
В0=5 км/с (фторо-водородное топливо под высоким давлением), ТО для значения V=Vjw=5,741 : 5=1,148«1,б (округление в «хорошую» сторону!) находим в табл, 16 Приложения II для конструктивной характеристики S= 15 значение относительной начальной массы Р&3 при любом числе ступеней п. Значит, в случае полезной нагрузки mn=50 т корабль с ЖРД должен при отлете с околоземной орбиты иметь массу M0=150 т. Он может быть смонтирован посредством двух запусков ракет «Сатурн-5» или непосредственно выведен на траекторию полета к Марсу модифицированной ракетой «Сатурн-5». Однако возможность захвата марсианской атмосферой столь массивного корабля (гораздо больше 50 т — еще не все топливо израсходовано) сомнительна.
Экспедиция на поверхность Марса при гомановских траекториях (V= 10,0 км/с). При до= =5 км/с, S= 15 имеем Р=9,601, если число ступеней я=2 (нет смысла брать большее значение п\ см. табл. 16 Приложения II). При тп=50 т Мо=480 т : 5 запусков ракет «Сатурн-5»!
Однако тот же корабль, снабженный ЯРДУ с до= 10 км/с, S= = 15 или s=20 при любом числе ступеней имел бы начальную массу порядка 150 т (Рж3), т. е. мог бы быть выведен на низкую околоземную орбиту одной модифицированной ракетой «Сатурн-5».
В работе [4.101] утверждается, что в общем случае экспедиции на Марс корабль с ЖРД примерно втрое массивнее корабля с ЯРД-Это подтверждается табл. 16 Приложения II, когда монтируемый корабль с ЖРД (до=5 км/с) имеет две или больше ступеней. Если корабль одноступенчатый, то выигрыш будет четырехкратным.
Экспедиция на поверхность Марса при параболических траекториях (V=30,4 км/с). Если даже отбросить сомнения в возможности погасить скорость входа 21 км/с одной лишь атмосферной подушкой, обнаруживаем, что даже при использовании ЯРДУ с до=10 км/с (Fa3) трехступенчатый корабль при S= 15 и двухступенчатый при s=20 будут иметь начальную массу порядка 1500 т (Pa?30). Лишь при использовании газофазной ЯРДУ с до=20 км/с будем при S= 15; 20 иметь Рж5 и М0=250 т.
Экспедиция на поверхность Меркурия при гомановских траекториях (F=27,8 км/с). Большие* наклон и эксцентриситет орбиты Меркурия еще увеличат приведенное в табл. 13 значение суммарной характеристической скорости, и мы будем иметь примерно ту же энергетическую картину, что и при экспедиции на поверхность Марса при параболических траек-
В этих расчетах, как и во многих цитирующихся работах, предполагается, что полезная нагрузка ракеты «Сатурн-5» равна 100 т. На самом деле она несколько больше (115—120 т), но часть нагрузки будет уходить на нужды самого монтирования [4.101]. 452
ГЛ. 22. МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ЭКСПЕДИЦИИ
ториях в обоих направлениях; может помочь делу только газофазная ЯРДУ.
Экспедиция на низкую орбиту вокруг Венеры (1/=10,270 км/с). Эта операция энергетически столь же трудна для ракетной техники, как и рассмотренная выше экспедиция на поверхность Марса (суммарные характеристические скорости почти совпадают).
Экспедиция на низкую о р б и т у вшо к р у г Меркурия (1/=20,562 км/с). При w=b "км/с, s=20" п=Ъ и округленном значении V"=20 км/с имеем P=76,20, т. е. Мо=3810 т. Итак, ЖРД бесполезны. Но при w= 10 км/с, s=20, п=4 имеем a?8,5, т. е. Л40~425 т (при п=1 М0=556 т). Ракета класса «Нова» (полезная нагрузка 450 т) могла бы вывести на низкую околоземную орбиту такой корабль с ЯРДУ1).
Обращаясь теперь к планетам юпитерианской группы, мы не обнаруживаем в табл. 13 ничего утешительного. Даже экспедиции на низкие орбиты спутников Урана и Нептуна, использующие аэродинамическое торможение, нуждаются в ядерных двигателях, но чудовищные продолжительности делают и их совершенно нереальными. Полеты по параболическим траекториям лишь увеличивают суммарную скорость, а продолжительности экспедиций, хотя и сокращаются, остаются огромными.
Итак, лишь экспедиция на Марс по гомановским траекториям может обойтись монтажом на околоземной орбите корабля, использующего ЖРД- Твердофазные ЯРД, согласно американским публикациям, начнут действовать в космосе, возможно, уже в 80-х годах, и проектирование экспедиций с такими двигателями вполне оправдано 2).
Еще больший эффект дало бы использование газофазных ЯРД со скоростями истечения ш=50-^-70 км/с. Так, при W=52 км/с 150-тонный корабль, стартовав с низкой орбиты, смог бы совершить 153-суточную «дважды параболическую» экспедицию на поверхность Марса, не воспользовавшись его атмосферой как тормозной подушкой, или аналогичную 6-летнюю экспедицию на Сатурн, воспользовавшись, однако, его атмосферой. При до=70 км/с делается возможной 3-летняя экспедиция на поверхность Юпитера корабля с начальной массой порядка 150 т и 14-летняя экспедиция на поверхность Урана 85-тонного корабля (полезная нагрузка предполагается всюду равной 50 т) 3).
