Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
точек Lx и L2, причем учтена эллиптичность орбиты Луны *). Космические аппараты на таких орбитах при наблюдении с Земли кажутся колеблющимися перед Луной и позади Луны. Если же сообщить им небольшой толчок в направлении, перпендикулярном плоскости орбиты Луны (плоскости чертежа), то они начнут выписывать замысловатые пространственные кривые, оставаясь один впереди, другой позади Луны. Зачем это нужно, мы увидим в § 8 гл. 12.
Если в наших рассуждениях заменить Землю Солнцем, а Луну Землей, то можно предвидеть существование точек либрации в этой системе. В частности, точки Lx и L2 будут при этом лежать на линии Солнце — Земля по разные стороны от Земли: Lj на расстоянии 1,49 млн. км, L2 — 1,50 млн. км, т. е. вне сферы действия Земли, примерно на границе сферы Хилла и внутри сферы влияния (§ 7 гл. 2). Тела в этих точках могут считаться спутниками Земли (период обращения—1 год), но могут — и спутниками Солнца (тот же период обращения). Мы обратимся к ним в гл. 15.
§ 7. Влияние давления солнечного света
Влияние давления солнечного света на движение спутников определяется «парусностью» спутника — соотношением между поверхностью спутника и его массой. Чем меньше размеры спутника, тем, вообще говоря, «парусность» спутника больше. По этой причине, например, давление солнечного света даже выметает из Солнечной системы мелкие метеорные частицы. Это объясняется тем, что с уменьшением размеров поверхность уменьшается пропорционально квадрату размера, а масса — пропорционально кубу его, т. е. быстрее.
Световое давление становится ощутимым для небольших легких спутников с высотой полета более 500 км. Ниже большее значение имеют неустойчивые колебания плотности верхней атмосферы [2.1].
Естественно, что главный эффект воздействия световых возмущений наблюдается в тех местах орбиты, где солнечные лучи подгоняют или, наоборот, тормозят спутник.
Сильному световому воздействию подвергались спутники типа «иголок», запущенных в США в 1963 г. со спутника «Мидас-6» на высоте 3600 км для создания вокруг земного шара кольца, отражающего радиоволны (длина «иголки» 17,8 мм, диаметр 0,018 мм). Через несколько лет «иголки» вошли в атмосферу, а спутник «Мидас-6» просуществует на орбите не менее 100 000 лет.
1J Орбиты на рис. 31, в и г построены в системе отсчета, вращающейся равномерно (один оборот за сидерический месяц). Луна, двигаясь по эллиптической орбите, в такой системе слегка колеблется относительно своего среднего положения, занимая положение внутри заштрихованных областей. Деления на осях указывают доли от среднего расстояния Земля — Луна (384400 км). § 8. ДВИЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 107
Значительное влияние со стороны светового давления испытывали большие американские надувные спутники типа «Эхо-1», «Эхо-2», «Пагеос-1», хорошо отражавшие солнечные лучи.
12 августа 1960 г. в США был запущен на почти круговую орбиту высотой около 1600 км спутник «Эхо-1», предназначенный для пассивной ретрансляции радиосигналов между пунктами земной поверхности на большие расстояния. Представляя собой легкий сферический баллон массой 68 кг и диаметром 30 м, этот спутник обладал большой «парусностью» по отношению к давлению солнечного света. В результате его орбита из круговой примерно через пять месяцев превратилась в эллиптическую с перигеем на высоте около 900 км и апогеем на высоте 2200 км. За следующие пять-шесть месяцев орбита опять возвратилась к почти круговой форме, после чего снова начала вытягиваться. В момент регулярных погружений перигея в несколько более плотные слои атмосферы (хотя и весьма-весьма разреженные) начинала сказываться «парусность» спутника по отношению к атмосферному сопротивлению, что привело к постепенному опусканию орбиты и входу спутника в атмосферу в мае 1968 г. Последняя ступень ракеты-носителя спутника, движущаяся по первоначальной орбите спутника, вероятно, просуществует несколько тысяч лет.
Строго говоря, помимо прямых солнечных лучей на спутник действуют еще и лучи, отраженные от земной поверхности, а также тепловое излучение Земли. Это последнее стремится как бы оттолкнуть спутник от Земли, причем величина отталкивания, конечно, различна над различными участками поверхности. Она может достигать 24% от прямой солнечной радиации, и при использовании таких спутников, как'геодезические, ею пренебрегать нельзя [2.7а1.
Завершая обзор возмущений орбит спутников, вызываемых различными влияниями, заметим, что спутник в целом представляет собой как бы чувствительный прибор, показаниями которого служат особенности его движения, наблюдаемые с Земли. Они позволяют немало узнать о нашей планете, о ее атмосфере и даже о Солнце.
§ 8. Движение спутника относительно земной поверхности
Назовем проекцией спутника на земную поверхность точку, в которой радиальная прямая (линия, соединяющая спутник с центром Земли) пересекает поверхность земного шара. При движении спутника вокруг Земли, вращающейся внутри его орбиты, проекция прочерчивает на земной поверхности некоторую линию, которая называется трассой спутника. Трасса соединяет те пункты материков и океанов, над которыми спутник в разные моменты 108 ГЛ. 4. ДВИЖЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ
