Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Время от времени выдвигаются новые идеи. Например, при рассмотрении в США экономической целесообразности разработки полностью возвращаемого орбитального самолета указывалось на возможность того, что в будущем нельзя будет обойтись без удале-
В цитированной книге [П. 4] читатель может найти любопытную сводную прогностическую таблицу. Книга содержит много фактических сведений об успехах советской космонавтики на 1975 год. 484
дополнение при корректуре
ния в космос радиоактивных отходов, накапливающихся на Земле 1П. 6].
Не нужно, наконец, забывать и о том, что космические исследования в качестве побочного эффекта стимулируют развитие тех наук и отраслей техники, на которые опирается космонавтика. Многие технические разработки, делавшиеся специально для космических проектов, уже нашли «земные» приложения: новые материалы, новые портативные приборы, различная медицинская (аппаратура, приспособления для больных и инвалидов (копирующие конструкции, предназначавшиеся первоначально для космонавтов на Луне), незагорающаяся одежда, новые методы обработки пищевых продуктов, неорганические красители, новые трубопроводы и др.— всего, по американским данным на начало 70-х годов, более 2500 нововведений. Возникают новые самостоятельные науки. И обнаружено было даже научное отставание тех стран, которые не занимаются космическими исследованиями. Видимо, не случайно в космических исследованиях, кроме Советского Союза и США, теперь начинают принимать все более активное участие и другие страны.
Исторически развитие ракетной техники (не только в нашу эпоху, но и в прошедшие столетия) связано с ее военным использованием. Но необходимо ясно подчеркнуть, что ни полеты к Луне, ни полеты к планетам не имеют и не могут иметь непосредственного военного значения. Пожалуй, ни одна отрасль научно-технического прогресса не заинтересована так в мирных условиях для своего развития, как космонавтика. И это тоже следует иметь в виду, когда мы размышляем о ее будущем.
Дополнение при корректуре
КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ
В последние годы в научных и научно-популярных изданиях и даже в газетах, как зарубежных, так и советских (см., например, «Литературную газету» № 45 от 7 ноября 1979 г.) все чаще стали встречаться слова «космический лифт». Постараемся разобраться в проблеме, пользуясь теми знаниями, которые читатель мог почерпнуть из этой книги.
Представим себе на экваторе многомиллионноэтажную башню-иглу — нечто вроде в миллион раз увеличенной Останкинской телебашни. Будем поднимать лифтом грузы и выбрасывать их легким толчком (теоретически без начальной скорости) из окон на разных этажах. В геоцентрической (невращающейся) системе отсчета грузы будут иметь начальные скорости, равные порожденной вращением Земли окружной скорости V точки башни на соответствующем этаже, причем и=юг, где (о — угловая скорость Земли, г — расстояние от оси вращения, т. е. от центра Земли.
Прежде всего рассмотрим этаж на высоте 35 786 км, т. е., с учетом экваториального радиуса Земли 6378 км, на расстоянии гст=42л164 км от ее центра. Это — радиус стационарной орбиты. Если бы стационарный спутник, когда-то запущенный, был рядом с выстроенной башней, то его движение ничем бы не отличалось КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ
485
от поднятого на высоту 35 786 км груза. Значит, вытолкнутое в окно тело окажется стационарным спутником.
На более высоких этажах будут выводиться спутники на эллиптические орбиты с перигеями на соответствующих этажах. На расстоянии от центра Земли гп, определяемом из уравнения
corn =
У г п
где К— гравитационный параметр Земли, начнется движение по параболической траектории. Оказывается, гп=гСт 3/2=53 123 км. Еще выше можно будет начать гиперболический полет. На высотах же ниже стационарной начнутся эллиптические орбиты с апогеями на соответствующих этажах. Но ниже некоторой высоты орбиты будут обрываться уже на первом полувитке входом в плотные слои атмосферы.
Описанным путем, правда, можно получить только экваториальные орбиты, но на очень больших высотах будет нетрудно изменить наклон орбиты. На низкие орбиты придется выходить с помощью импульсного маневра.
Будем медленно, не спеша, с помощью сравнительно маломощного электромотора, использующего энергию, получаемую любым способом, поднимать спуі-ник на нужный этаж. Если пренебречь потерями, придется затратить энергию, равную разности потенциальных энергий на высоте этажа и на поверхности Земли:
где R — экваториальный радиус Земли. По имеющимся оценкам *) стоимость подъема груза, а следовательно, и выведения его на стационарную орбиту (вращение Земли бесплатно!) будет исчисляться в 45 центов за килограмм массы спутника. Подъем в башне со «стационарной» высоты на большую будет вовсе даровым, представляя собой «падение вверх» под действием центробежной силы.
Описанная башня рассматривалась К- Э. Циолковским в повести «Грезы о Земле и небе» для наглядного объяснения невесомости. При этом он справедливо отметил, что человек по мере подъема с этажа на этаж будет постепенно терять вес, на высоте «34 тысяч верст» (т. е. на уровне стационарной орбиты) станет невесомым, а выше тяжесть изменит свое направление, так что человек будет видеть Землю над своей головой.
