Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 34 показана схема запуска корабля-спутника «Восток». На корабле «Восток» 12 апреля 1961 г. Ю. А. Гагарин совершил первый в истории пилотируемый орбитальный полет.
В принципе начальной точкой движения спутника может быть любая точка его орбиты, но характеристическая скорость ракеты-носителя будет минимальной, если активный участок кончается вблизи перигея. В случае, когда перигей находится вблизи плотных слоев атмосферы, особенно важно, чтобы приобретенная спутником при разгоне скорость не была меньше заданной величины и чтобы ее направление минимально отклонялось от горизонтального. В противном случае спутник войдет в плотные слои атмосферы, не завершив и одного оборота (такие объекты и не регистрируются в качестве спутников).
Если запланированная орбита расположена достаточно высоко, то небольшие ошибки не грозят гибелью спутнику, но из-за них 112 ГЛ. 5. АКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
полученная орбита, даже если она не пересечет плотные слои атмосферы, может оказаться непригодной для намеченных научных целей.
Рис. 34. Схемы ракет-носнтелея «восток», «союз» и этапов выведения на орбиту корабля «Восток»- 1 - один из четырех боковых блоков первой ступени, 2 — центральный блок (вторая ступень), 3 — третья ступень ракеты «Восток», 4 — головной обтекатель ракеты «Восток», 6 — третья ступень ракеты «Союз», б — корабль «Союз», 7 — головной обтекатель ракеты <Союз». 8 — система аварийного спасения корабля «Союз», I — отделение боковых блоков // — отделение головного обтекателя, III — разделение второй и третьей ступеней, IV — отделение третьей ступени от корабля «Восток».
Участок выведения на орбиту обычно включает в себя один или больше пассивных интервалов. При достаточно высоком пе- S 2. МНОГОИМПУЛЬСНОЕ ВЫВЕДЕНИЕ
113
ригее орбиты, на которую выводится спутник, пассивный участок выведения может иметь более 10 ООО км в длину.
Траектория выведения, представляющая собой, вообще говоря, пространственную кривую, расположена вблизи плоскости орбиты спутника. Если запуск производится точно в восточном направлении, то наклон плоскости орбиты равен широте места запуска. При этом плоскость орбиты касается параллели. Во всех остальных случаях наклон орбиты может быть только больше широты космодрома (в частности, при запуске в западном направлении, когда плоскость орбиты также касается параллели космодрома, наклон должен быть больше 90°).
Меньше широты места запуска наклонение орбиты может быть только в том случае, если предусмотрен маневр изменения плоскости орбиты уже после вывода на нее.
На активном участке от ракеты-носителя может отделиться спутник еще до выключения последней ступени. После выключения может отделиться второй спутник. Очевидно, орбиты двух спутников будут различны, но их перигейные высоты будут отличаться мало, так как за время дополнительного разгона последняя ступень не могла подняться слишком высоко. Апогеи же могут находиться на совсем разных высотах, ибо даже небольшое увеличение начальной скорости резко поднимает апогей (вспомним рис. 17 в § 5 гл. 2). По такому методу были в январе 1964 г. запущены советские спутники «Электрон-1, -2» для изучения внутренней и внешней частей пояса радиации (перигеи на высотах 406 и 460, а апогеи — 7100 и 68 200 км соответственно).
Все сказанное выше справедливо и в том случае, если вместо ракеты-носителя используется аппарат многоразового употребления — орбитальный самолет, пилотируемый человеком (см. § 4 гл. 7).
§ 2. Многоимпульсное выведение
Всякое целенаправленное изменение орбиты спутника^назы-вается орбитальным маневрированием. Мы познакомимся с' ним, прежде всего, на примерах выведения спутников на такие орбиты, которые не могут быть получены при применении способов, описанных в § 1. При этом мы заставим спутник переходить с одной орбиты на другую.
В случаях, когда намеченная орбита спутника — круговая на большой высоте, или эллиптическая с высоким перигеем, или эллиптическая с низким перигеем, но с апогеем, расположенным в определенной области пространства, может оказаться необходимым! предварительный вывод спутника на низкую промежуточную орбиту. При этом требуются дополнительные импульсы, сообщаемые верхней ступенью ракеты или бортовым двигателем спутника^ 114 ГЛ. 5. АКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Предположим, что, имея космодром в точке А (рис. 35), мы желаем вывести спутник на эллиптическую орбиту с апогеем, расположенным над точкой А. Разогнав спутник до круговой скорости в точке В, мы выведем егс на низкую промежуточную орбиту 1. Если теперь сообщить спутнику в точке С приращение скорости, включив двигатель новой ступени или повторно включив предыдущую ступень, то спутник перейдет на эллиптическую орбиту 2 с апогеем D, расположенным над А. Подобный прием используется при запусках советских спутников связи типа «Молния», апогеи которых должны располагаться на высоте приблизительно 40 ООО км непременно над северным полушарием (но, конечно, не обязательно над космодромом). Трудность такого запуска в том, что точка С находится вне зоны радиовидимости радиолокационных станций слежения.
