Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левантовский В.И. -> "Механика космического полета в элементарном изложении" -> 60

Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.

Левантовский В.И. Механика космического полета в элементарном изложении — М.: Наука, 1980. — 512 c.
Скачать (прямая ссылка): mehanikakosmicheskogopoleta1980.djvu
Предыдущая << 1 .. 54 55 56 57 58 59 < 60 > 61 62 63 64 65 66 .. 221 >> Следующая


Интересно рассмотреть действие малой непрерывной радиальной тяги, управление которой легче всего осуществить (нужно направлять сопло двигателя все время на центр Земли). Так как она, по крайней мере в начале полета, направлена поперек движения, то можно заранее ожидать слабого ее проявления. Но обнаруживаются интересные закономерности.

Обозначим через а отношение постоянного реактивного ускорения ар к гравитационному ускорению аТ0 на высоте начальной круговой орбиты. (Для низких начальных орбит величина а имеет порядок 10-5-И0-4, но с высотой увеличивается.) Оказывается, если a=op/tfr0<Cl/8, то космический аппарат сначала поднимется на некоторую высоту, затем начнет опускаться; описав овал, он коснется первоначальной орбиты (вообще говоря, не в точке старта) и опять начнет удаляться, чтобы снова и снова периодически на мгновение к ней возвращаться (рис. 46) [2.17].

Если точно выполняется условие а=1/8, то космический аппарат, удалившись с круговой орбиты, уже не вернется назад, а будет все теснее и теснее (асимптотически) приближаться к круговой орбите вдвое большего радиуса, чем первоначальная, достигая ее после бесконечного числа оборотов вокруг Земли [2.181.

Tovrn стар/ла

Рис 46. Полет с радиальной тягой в случае а= 1/8 [2 17] 140 ГЛ. 5. АКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

И только при сС>1/8 космический аппарат сможет, достигнув параболической скорости, полностью разорвать путы тяготения. Это произойдет на расстоянии

где г0—радиус начальной орбиты [2.18]. Но для того, чтобы условие сС>1/8 выполнялось, радиус г0 должен быть очень велик. Если ар = 10~4 g, то г01>35,3 R (R — радиус Земли), а при ар = = IO-5 g радиус Го>111/?. Но нет никакого смысла выводить космические аппараты с помощью двигателей большой тяги на такие высокие начальные орбиты, чтобы стартовать с них с помощью малого радиального ускорения. Суммарная характеристическая скорость двухимпульсного вывода на начальную орбиту почти равнялась бы второй космической скорости или даже превысила бы ее. Таким образом, использование малой радиальной тяги в околоземном пространстве лишено практического интереса (при межпланетных полетах дело обстоит иначе, см. § 1 гл. 14).

В некоторых случаях может оказаться выгодной программа управления тягой, при которой она будет действовать не непрерывно, а лишь на некоторых участках траектории, но зато на этих участках тяга будет существенно больше. При этом выгодно прилагать тягу на тех участках траектории, которые ближе к центру притяжения 1J. Если начальная орбита эллиптическая, то целесообразно накапливать в аккумуляторах электрическую энергию, вырабатываемую на большей части каждого витка траектории, чтобы расходовать ее только вблизи перигея витка, резко увеличивая тем самым вблизи перигея скорость истечения, а следовательно, и тягу. Траектория разгона при этом должна состоять из большого числа эллипсов с примерно одинаковым перигеем. Она напоминает траекторию торможения в атмосфере спутника с эллиптической орбитой (рис. 27), но проходится в обратном направлении.Таким образом, после значительного числа витков в перигее будет достигнута скорость, обеспечивающая выход из сферы действия Земли [2.19].

§ 9. Изменения орбит и их коррекция

с помощью малых тяг

До сих пор нас интересовали траектории разгона с малой тягой до параболической скорости. Они могут представлять собой начальные участки межпланетных траекторий космических аппара-

1J Таков общий закон разгона в центральном поле тяготения. Можно, например, доказать, что приращение скорости, необходимое для перевода спутника на параболическую траекторию, в перигее меньше, чем в апогее. Предоставляем это сделать читателю с помощью формул (6) и (10) § 5 гл. 2. § 9. ИЗМЕНЕНИЯ ОРБИТ С ПОМОЩЬЮ МАЛЫХ ТЯГ

141

тов с малой тягой, которые будут рассмотрены в четвертой части книги. Но полеты с малой тягой в околоземном пространстве могут иметь и самостоятельный интерес. Оборвав какую-либо из рассмотренных выше траекторий до достижения параболической скорости, мы получим траекторию подъема груза с низкой орбиты на высокую круговую, в частности на стационарную (в случае концентрации тяги вблизи перигея понадобится еще разгонный импульс в апогее). Эксперименты по подъему орбит спутников начались в 70-х годах.

¦'6,3м-H И-№

IOiIO'

Рис. 47. Экспериментальная орбитальная установка «Серт-2»: / — ЭРД № I, 2 — ЭРД № 2, 3 — корпус ракеты «Аджена» {последняя ступень ракеты-носнтеля), 4 — панели с солнечными элементами

4 февраля 1970 г. был запущен на близкую к солнечно-синхронной орбиту высотой около 1000 км и наклонением 99° американский спутник «Серт-2». С14 февраля он начал 5-месячный подъем по спирали почти на 100 км, сменившийся затем 3-месячным спиральным спуском. Маневры совершались с помощью двух ионных двигателей, описанных в § 7 гл. 1, жестко связанных с корпусом спутника, ориентированного радиально в основном благодаря градиенту гравитации (см. § 11 настоящей главы).

Каждый из них создавал номинальную тягу 28-Ю"3 Н, направленную вверх под углом 10° к радиусу и проходящую через центр масс С спутника (рис. 47). При массе спутника 1434 кг это обеспечивало подъем орбиты за сутки на 570 м во время работы ЭРД № 1. Подъем происходил в основном за счет трансверсальной составляющей тяги, которая и вычислялась по измерениям орбиты. Бортовой чувствительный акселерометр измерял радиальную составляющую реактивного ускорения (номинально она равнялась 1,9-10-' g). Оба двигателя перестали работать из-за коротких замыканий. Но в 1973 г. аппарат был снова активизирован и в течение 1973 г. ЭРД включались 112 раз. В 1974—1976 гг. с помощью ЭРД проводилось исправление ориентации аппарата для улучшения освещенности панелей солнечных элементов — аппарат был повернут вокруг 142 ГЛ. 5. АКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Предыдущая << 1 .. 54 55 56 57 58 59 < 60 > 61 62 63 64 65 66 .. 221 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed