Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
При перемещениях людей и предметов на борту орбитальной станции будут наблюдаться из-за ее вращения своеобразные явления, описываемые возникновением так называемой кориолисовой силы. При любом перемещении, происходящем не в направлении, параллельном оси вращения станции, на предмет будет действовать дополнительная сила, во многих случаях приводящая к боко- § 3. ИСКУССТВЕННАЯ ТЯЖЕСТЬ
179
вому сносу. Корнолисова сила может затруднить передвижения космонавтов, вызвать неприятные ощущения при вращении головой и т. д. Космонавты на плоском полу на рис. 60, а при передвижении почувствовали бы боковой снос, но если бы они бежали по внутренней поверхности цилиндра (см. рис. 60, а) в каком угодно направлении, то только теряли бы или прибавляли в весе (в зависимости от направления); при быстром беге влево могли потерять вес совсем, оторваться от пола и полететь ... до встречи с полом или со стенкой.
Улучшить «качество» искусственной тяжести можно уменьшением угловой скорости вращения (кориолисова сила пропорцио-
Рнс. 60. Искусственная тяжесть: а) в колесообразной вращающейся станции; б) в блоках, связанных тросом и вращающихся вокруг общего центра масс С.
тяжести не уменьшилась, придется увеличить расстояние до оси вращения. Однако создавать колесообразные станции с поперечником в сотни метров неразумно. Проще соединить длинным тросом два космических корабля и привести их во вращение (рис. 60,ф х).
Изменение длины троса (с помощью, например, лебедки) позволит регулировать искусственную силу тяжести. В частности, таким путем можно будет создавать на спутнике «марсианскую» или какую-нибудь иную тяжесть. В первом случае достаточно при угловой скорости to подобрать такую длину троса, чтобы соблюдалось-условие (оаг=0,38 g (g=9,81 м/с2)2).
Этот метод был впервые предложен, по-видиуому, А. А. Штернфельдом. а) Детальное изложение вопросов искусственной тяжести см в брошюре[2.37]. 180
ГЛ. 7. ПИЛОТИРУЕМЫЕ ОРБИТАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТЫ
Постоянное вращение орбитальных станций несет в себе много неудобств. Сильно затруднены астрономические наблюдения, превращается в серьезную проблему причаливание к станции транспортных кораблей. В опубликованных американских проектах
Рис 61 Долговременные орбитальные станции с искусственной тяжестью, а) проект фирмы MDD станции на 12 человек, б) проект фирмы NAR станции на 50 человек
вращение рассматривалосВ иногда, как временная мера (рис. 61, а— часть станции выдвигается перед вращением; на разных палубах-этажах — разная тяжесть) для экспериментальных целей или как постоянный фактор (рис. 61,6 — четыре жилых блока станции сборной конструкции вращаются вокруг ее оси симметрии) [2.381.
§4. Многоразовый транспортный космический корабль (МТКК)1)
Этот корабль должен представлять собой орбитальный самолет, который если и будет стартовать вертикально, наподобие ракеты (в начале полета мала подъемная сила), то садиться будет горизонтально на беговую полосу, обладая крыльями. Большая скорость спуска должна обеспечивать хорошую маневренность и большую
х) Текст §§ 4,5 составлен из неизмененных фрагментов брошюры автора «Транспортные космические системы» [2 39] (в 1979 г. в ГДР вышел перевод ее на немецкий язык, дополненный автором) Читатель, желающий расширить свои познания, может обратиться также к обзорным изданиям ВИНИТИ «Ракетостроение», т 7 (1976), т 8 (1978) и выпускам экспресс-информации «Астронавтика и ракетодинамика» за 1970—1978 гг.
а) § 4 МНОГОРАЗОВЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ 181
боковую дальность. Нижняя, разгонная, ступень должна также обладать крыльями или опускаться на парашютах. Она может представлять собой обычную ракету, к которой орбитальная ступень прикреплена в носовой части наподобие полезной нагрузки или сбоку. Многочисленные варианты MTKK разрабатывались в США в 60-х годах.
Соображения экономической целесообразности заставили в конце концов остановиться на схеме двухступенчатого МТКК, получившего название «Шатл» (Shuttle — «челнок», а также «паром») или «Спейс шатл» (Space Shuttle — «космический челнок», «космический паром»).
На рис. 62 указаны габариты «Шатла» в целом, а на рис. 63 размеры орбитальной ступени (по данным на февраль 1976 г.). Как видим, устройство этой ракетно-космической системы довольно необычно. Маршевые ЖРД второй ступени питаются топливом из огромного внешнего топливного бака (диаметр 8,4 м), напоминающего ракету. Он содержит отсек с кислородом (впереди) и отсек с водородом Стартовые массы: всего МТКК (без полезной нагрузки) 2020 т, разгонной ступени (двух РДТТ) — 1160 т; внешнего бака — 736 т (в том числе 708 т топлива); орбитальной (крылатой) ступени — 114 т (сухая масса—68 т).
Суммарная стартовая тяга двух РДТТ разгонной ступени 23140 кН при скорости истечения 2,4 км/с; суммарная тяга трех маршевых ЖРД орбитальной ступени, имеющих'карданные подвесы, на уровне моря БООО^кН, а скорость истечения —3,63 км/с (в пустоте 4,52 км/с). Маневрирование на орбите осуществляется с помощью двух ЖРД тягой 26,7 кН каждый при скорости истечения 3 км/с (монометилгидразин и четырехокись азота). Запас топлива внутри орбитальной ступени (без дополнительных баков) соответствует характеристической скорости 300 м/с при нагрузке 29,5 т. Сорок ЖРД ориентации (16 в переднем блоке, по 12 в двух задних) имеют тягу по 3,87 кН и шесть по 111 H (то же топливо).
