Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
187
Другая важная задача МТКК — доставка на орбиту и возвращение на Землю экипажей орбитальных станций. Но и сам МТКК может играть роль временной орбитальной станции, если в его грузовой отсек поместить, как предусмотрено в проекте «Шатл», специальный блок — космическую лабораторию «Спейс-лэб», разрабатываемую в основном западноевропейскими странами (главным образом ФРГ). Масса блока не более 11,34 т (необходим резерв для возвращения спутников с орбиты). Он рассчитан на б лет эксплуатации и должен совершить 50 полетов продолжительностью до трех недель. Будет изготовлено несколько летных экземпляров блока. Работающие в блоке специалисты отдыхают и принимают пищу в кабине «Шатла», а в блок проникают через эластичный лаз. Лаз и часть блока герметизированы.
С помощью одного или нескольких МТКК могут производиться разнообразные монтажные работы в космосе.
17 рейсов «Шатла» достаточно для сборки из стандартных блоков (в основном длиной 8,8 м и диаметром 4,2 м) долговременной орбитальной станции массой 110,8 т с экипажем 12 человек (рис. 66; в недостроенном виде, после 8 запусков, в ней могут жить 6 человек). Каждый новый блок пристыковывается к станции манипулятором «Шатла», а сам «Шатл» тоже пристыковывается к ней на время. Работы по этому проекту были прекращены из-за сокращения ассигнований.
Обсуждался в США проект создания в 1982 г. долговременной орбитальной станции на базе переоборудованного внешнего топливного бака (объем 480 м3) орбитальной ступени «Шатла», который мог бы выйти на орбиту вместо того, чтобы упасть в океан. В его небольшой отгороженной носовой части еще на Земле размещается оборудование — единственная полезная нагрузка в рейсе. Другим рейсом доставляется энергетический блок.
Многократно предлагалось использовать МТКК для сборки большого космического радиотелескопа. Конструкция зеркала радиотелескопа размерами в сотни метров и километры должна сохранять прочность и жесткость с учетом воздействия светового давления и градиента гравитации. В 1978 г. опубликован детально разработанный проект большого коллектива советских авторов [2.42]. Предлагается создать на высокой орбите, например стационарной, «непрерывно наращиваемый» космический радиотелескоп (КРТ), зеркало которого может иметь диаметр до 20 км (при еще большем диаметре недопустимо возрастут деформации от
Рнс 66 Проект блочной орбитальной станции на 12 человек. (США) 188
ГЛ. 7. ПИЛОТИРУЕМЫЕ ОРБИТАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТЫ
градиента гравитации даже на такой высокой орбите, как стационарная). KPT собирается из шестиугольных модулей размером 200 м, каждый из которых в отдельности уже может играть роль КРТ. Модуль представляет собой шестиугольный каркас массой 4 т, состоящий из треугольных ячеек размером 15 м, содержащих в свою очередь треугольные ячейки из стержней длиной около 2 м; на каркасе крепится отражающая поверхность той же массы из шестиугольных плоских пластин. Мод>л і в сложенном виде собираются на низкой орбите в «поезда» с помощью специального орбитального буксира и в таком виде переводятся непилотируемым MTA с ядерной электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) на орбиту высотой не менее 10 ООО км (для KPT диаметром 1 км).
Рис 67. наращиваемый космический радиотелескоп (советски проект [2.42]).
В монтаже на рабочей орбите участвуют люди, живущие в орбитальной станции, собранной аналогичным образом. Доставка и смена экипажей производятся с помощью пилотируемых MlA с ЖРД. На фокальном расстоянии 400-^-4000 м от зеркала 1 KPf (рис. 67) находятся во время его работы несколько автономных спутников — приемных объектов 2, а еще дальше — управляющий объект 3. Ориентация и стабилизация зеркала диаметром 1 км (масса 200 т) может осуществляться двигателями на его периферии тягой 1 кгс. Если это — ионные двигатели со скоростью истечения 100 км/с, то разворот антенны на 180° за сутки потребует 2 кг рабочего тела (а при диаметре антенны 10 км— 1,5 т). При этом на относительное перемещение приемного объекта израсходуется масса рабочего тела, равная 6-Ю^Ч-б-IO"5 его массы. Ионные же двигатели доведут скорость 10-километрового радиотелескопа, на- § 6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ МНОГОРАЗОВЫХ АППАРАТОВ
189
ходившегося на стационарной орбите, за 95 дней до параболической. Общая стоимость KPT оценивается в 1 млрд долл. для диаметра зеркала 1 км и в 10 млрд соответственно для 10 км [2.421. Постройка 5-километровой антенны обойдется вдвое дешевле, чем на Земле [2.42].
Мы остановились относительно подробно на создании KPT потому, что на этом примере можно видеть, как будет происходить создание больших конструкций на орбитах, в частности солнечных энергостанций (СЭС) на стационарной орбиге. Однако масса СЭС будет на один или два порядка больше, а потому и потребует использования в несколько раз более грузоподъемных МТКК, чем «Шатл». Монтажная круговая орбита в некоторых американских проектах располагается где-то посредине между низкой орбитой МТКК и рабочей стационарной, что, как считают, является экономически более выгодным. Использование ЭРД предусматривается всегда, так же как и применение стандартных ферменных блоков х).
