Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
какого-либо предмета относительно спутника, то нам нужно учитывать действие на него не полного гравитационного ускорения, сообщаемого Землей, а векторной разности между гравитационным ускорением, сообщаемым Землей предмету, и гравитационным ускорением, сообщаемым Землей спутнику. Это будет уже знакомое нам возмущающее ускорение. Относительное движение предмета в окрестности спутника происходит под действием возмущающих ускорений.
Опишем мысленно вокруг спутника сферу радиуса, скажем, 1 км и в каждой точке ее построим такое возмущающее ускорение. Мы получим картину, почти не отличающуюся от картины солнечных возмущений, действующих на движение спутника относительно Земли, которая была изображена на рис. 29. Только теперь на этом рисунке нужно на место спутника поместить некоторый предмет в окрестности спутника, на место Земли — спутник и на место Солнца — Землю, вся масса которой как бы сосредоточена в ее центре.
Аналогия с солнечными возмущениями в движении спутника Земли была бы полной, если бы имело смысл рассматривать притяжение спутником предмета в его окрестности, но последнее слишком ничтожно. Суть дела от этого, однако, не меняется: когда мы с помощью геометрического построения находили лунные и солнечные возмущающие ускорения в движении спутников Земли (рис. 28 и 29), притяжение Земли на самой этой вычислительной операции никак не отражалось (хотя, конечно, отражалось на самом движении спутников вокруг Земли).
Заметим, что возмущающие гравитационные ускорения в окрестности спутника весьма малы. На высоте 230 км над земной поверхностью ускорение притяжения нашей планеты падает на 2,77-10-" м/с2 на метр высоты. Предмет, находящийся на 1 км ниже спутника, получает от Земли ускорение, примерно на 2,77-10~8 м/с2 большее, чем спутник, а находящийся на 1 км выше — примерно настолько же меньшее. Таким образом, в относительном движении первый предмет получит возмущающее ускорение, равное 2,77-10~3 м/с2 н направленное вниз (спутник как бы отталкивает Ot
//VthK-.
/ / / п \ \ \ і ^ M ^ _
\ \ \ \ / / /
' 4W у і
I У І
на Землю
Рнс. 41. Поле гравитационных возмущений в окрестности спутника. § 6. ВСТРЕЧА НА ОРБИТЕ
129
себя предмет), а второй — такое же примерно ускорение, направленное вверх (опять отталкивание). Подобные ускорения есть смысл учитывать лишь в том случае, когда мала и скорость предмета относительно спутника.
Если во всех точках окрестности спутника построить векторы гравитационных возмущений, то их совокупность может быть названа полем гравитационных возмущений. Часто его называют также полем относительной гравитации [2.121. Рис. 41 наглядно изображает такое поле. Из рисунка видно, что от спутника как бы «дует слабый ветер» к Земле и от Земли, а в трансверсальном направлении дует еще более слабый «ветер» к спутнику. Напомним: причиной «ветра» является не спутник, а Земля, по разному притягивающая точки в его окрестности.
§ 6. Встреча на орбите
Встреча на орбите может преследовать различные цели. На обитаемую орбитальную станцию может прибывать с Земли грузовой корабль, чтобы доставить на нее кислород, воду и продовольствие или смену экипажу, отбывшему свой срок службы в космических лабораториях. К автоматическому спутнику связи может прибыть пилотируемый корабль или непилотируемый аппарат для ремонта его оборудования. С одной орбиты на другую может понадобиться доставить экстренный груз или перелететь, чтобы оказать помощь в случае аварии (можно думать, что в будущем на нескольких орбитах будут постоянно дежурить космические аппараты спасательной службы). Встреча на орбите необходима для сборки в космосе из доставляемых с Земли блоков большой орбитальной станции или межпланетного корабля.
Из двух встречающихся космических аппаратов один обычно является пассивным, а другой активным.
Под встречей понимается такое сближение активного аппарата (AA) с пассивным аппаратом (ПА), при котором AA не просто попадает в ПА или пролетает мимо него, а начинает двигаться вместе с ним по общей орбите. Чтобы это стало возможным, AA должен, покинув свою орбиту или стартовав с Земли (первый импульс), достигнуть ПА в какой-то точке орбиты и уравнять посредством второго импульса вектор своей скорости с вектором скорости ПА. На практике такой двухимпульсный переход приводит AA в б л и з-кую окрестность ПА и на орбиту, близкую к орбите ПА. В этом параграфе мы сознательно забудем о том, что в конце перехода AA между участниками встречи может быть расстояние в несколько десятков километров, и сближением на конечном участке займемся в следующем параграфе.
Возможен выбор между различными вариантами вывода AA на орбиту ПА в точке расположения ПА. 30 ГЛ. 5. АКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
1. Одновременный старт ПА и AA с разных космодромов или с одного и того же космодрома. Спутники должны выйти на общую орбиту одновременно в определенной точке пространства. Сближение на конечном участке должно начинаться немедленно [2.13].
2. Последовательный запуск AA на орбиту ПА, запущенного раньше, с того же или другого космодрома [2.12, 2.131. Старт AA разумнее всего произвести в тот момент, когда его космодром пересекает плоскость орбиты ПА. Если старты производятся с одного и того же космодрома, то пересечение возможно лишь через полсуток, или сутки, или через целое число полсуток (с точностью до поправки на прецессию орбиты). Однако в этот момент ПА может находиться в такой точке своей орбиты, что AA, выйдя на орбиту, не найдет там ПА, который или уже прошел точку выхода или туда еще не приходил. Значит, нужно заранее подобрать специальным образом период обращения ПА, или он должен посредством корректирующего маневра изменить необходимым образом свой период обращения, чтобы обеспечить пролет через несколько витков после запуска над районом космодрома. Такой же маневр может быть необходим и в случае использования двух космодромов (правда, они могут быть расположены так, что трасса и без коррекции пройдет через второй космодром).
