Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
поперечной оси на 180° (видимо, сместилось положение центра масс из-за расхода рабочего тела, что и сделало возможным такой поворот). Синхронизация прецессии орбиты с движением Земли была с самого начала не идеальной, и аппарат стал заходить в тень, но в 1979—1981 гг. он снова будет непрерывно освещен Солнцем.
В 1972 г. с помощью ЭРД впервые была решена практическая задача по изменению орбиты. Советский спутник «Метеор», выведенный на орбиту в конце декабря ^ 1971 г., был с помощью плазменного
^ стационарного двигателя (см. § 7 гл. 1)
& в течение 14—22 февраля переведен
ir—^ \ на близкую к кратно-периодической
орбиту, расположенную на 16,9 км ^ выше первоначальной (двигатель проработал 170 часов). Теперь долгота точки пересечения спутником экватора стала за сутки (за 14 оборотов) изменяться лишь на 5' (перед маневром на 45').
Аналогичным образом ЭРД могут применяться для тонкой регулировки положения спутника, выведенного ступенью с большой тягой на почти стационарную орбиту 12.201. Практическое использование стационарного спутника требует, чтобы он постоянно находился над заданной точкой экватора, т. е. на определенном земном меридиане. Поэтому удобно рассматривать спутник в системе отсчета, жестко связанной с вращающейся Землей. Пусть плоскость рис. 48 совпадает с плоскостью экватора, а точка О находится на «стационарной» высоте 35 786 км над заданным меридианом. Допустим, что ступень с большой тягой вывела спутник из-за разного рода погрешностей на круговую орбиту в точке 1. Мы поймем это, когда заметим, что спутник, имея меньший, чем звездные сутки, период обращения, в результате обгона вращающейся поверхности Земли оказался в точке 2. Необходимо немедленно начать маневр с помощью малой тяги ЭРД, иначе спутник уйдет так далеко от заданного меридиана, что понадобится чересчур большой расход топлива. Мы включаем разгонную тягу ЭРД (например, тангенциальную [2.201), и спутник, поднимаясь, уходит сначала вперед, но, как только достигнет (точка 5) и превысит стационарную высоту, начнет отставать от Земли, т. е. пятиться назад. Нужно в точно рассчитанной точке 4 где-то на полпути между точками S и О начать торможение, Г изменив тягу ЭРД на противоположную, с таким расчетом, чтобы «дрейф» спутника в обратном направлении (в нашей системе
Рнс. 48. Коррекция положения стационарного спутника над земной поверхностью с помощью ЭРД (траектория во вращающейся системе координат). S 10 РАЗГОН С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНОГО ПАРУСА
143
отсчета) прекратился в точке О на «стационарной» высоте. Операция продолжается несколько суток, причем на каждом обороте орбиту в геоцентрической системе отсчета (которой мы все время пользовались раньше) можно приближенно считать круговой. В конце концов в близкой к О точке 5 спутник обретет период обращения, точно равный звездным суткам, но орбита будет не в точности круговой, а эллиптической. Поэтому спутник на участках орбиты выше «стационарной» высоты будет отставать от вращения Земли, а на участках ниже этой высоты — обгонять земную поверхность. В результате он будет совершать лишь малые колебания около заданного меридиана (рис. 48), которые не мешают наземным антеннам радио- и телесвязи сохранять постоянное направление на спутник связи.
Описанный выше маневр может рассматриваться в качестве корректирующего орбиту х). Аналогичные маневры могут применяться и в том случае, если вследствие возмущений спутник покинет заданный меридиан. Во всех таких случаях задним числом исправляются уже возникшие погрешности, а нельзя ли даже не позволить им возникнуть, компенсируя постоянно возмущения?
Оказывается, можно компенсировать все негравитационные возмущения, включая возмущения от магнитного поля Земли, заставив спутник двигаться как бы под действием одних лишь гравитационных сил. Для этого в американском навигационном спутнике «Триад-1» (1972 г.) используется оригинальная инерциальная система. Электронные датчики измеряют смещения шарика из сплава золота и платины, свободно движущегося внутри герметического вакуумированного корпуса. Сигналы датчиков, перерабоганные в системе управления, руководят микродвигателями на фреоне (в будущем будут использоваться ЭРД). Тяги двигателей воздействуют на корпус спутника так, чтобы шарик оставался в центре, т. е. заставляют корпус двигаться по той же траектории, что и шарик, который, естественно, защищен корпусом от внешних поверхностных сил.
§ 10. Разгон с помощью солнечного паруса
Солнечный парус отличается от всех других двигателей малой тяги своеобразием управления.
Самое простое (но заведомо не оптимальное) управление плоским парусом напрашивается само собой: на том участке орбиты, где солнечные лучи «дуют в корму» космического корабля, плоскость паруса должна быть перпендикулярна к лучам, а там, где корабль движется навстречу свету, парус лучше всего держать свернутым
Преследующая ту же цель многоимпульсная коррекция характеризовалась бы траекторией, вообще говоря, похожей щ изображенную на рис. 48, но содержащую изломы, а не плавные переходы. 144 ГЛ. 5. АКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
