Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Почти нет сомнений, что на стационарной орбите в свое время возникнет и будет развиваться обитаемая долговременная станция. В этом случае будет экономически целесообразно создать постоянную вспомогательную станцию на промежуточной эллиптической орбите, расположенной между низкой и стационарной орбитами. Переход на эту промежуточную станцию с низкой орбиты (и наоборот) осуществлялся бы с помощью упрощенного «перигейного» МТА, а с нее на стационарную (и наоборот) — с помощью другого, «апогейного», МТА. Эти аппараты в разное время находились бы на той или другой из трех орбит. Экономия достигалась бы за счет упрощения их конструкций (разные требования к двигателям в перигее и апогее, освобождение от навигационного оборудования, от элементов комфорта и т. д.). Для грузовых перевозок, конечно, выгодно будет использовать ЭРД У [2.43] (вероятно, ядерные; так как солнечные элементы могут придти в негодность, находясь долго в поясе радиации).
Большой объем межорбитальных перевозок очень скоро сделает экономически необходимым создание топливной станции на низкой орбите. Сюда доставляются баки с кислородом, водородом или водой [2.44, 2.45].
Из всего сказанного должно быть ясно, что человеку предстоит немало потрудиться на орбитальных стройках. Ему будут служить здесь не только грузовые МТА, но и, на месте монтажа, буксиры (пилотируемые и непилотируемые) для местных перемещений больших грузов, открытые и герметичные платформы для одного или
См, например, обзоры и рефераты в экспресс-информациях ВИНИТИ «Астронавтика и ракетодинамика», 1975, М» 31,34, 1977, №№ 32, 33; 1978, №№ 17, 30. 190
ГЛ. 7. ПИЛОТИРУЕМЫЕ ОРБИТАЛЬНЫЙ ОБЪЕКТЫ
нескольких человек, ранцевые двигательные установки, различные механизмы, манипуляционные роботы и т. д.
Придет время, и на орбитах вокруг Земли возникнут большие обитаемые комплексы с собственной промышленностью, экологической средой и т. д. Некоторые зарубежные проекты таких поселений, о которых часто пишут журналисты, не представляют большого интереса. Появление в космосе «эфирных городов», путешествующих по орбитам вокруг Земли и вокруг Солнца, предсказывалось К. Э. Циолковским. Небезынтересны, однако, новые идеи о доставке в эти колонии на орбитах сырья для промышленности, и о них мы поговорим в § 9 гл. 12 и в § 10 гл. 22. Часть третья ПОЛЕТЫ К ЛУНЕ
Глава 8
ДОСТИЖЕНИЕ ЛУНЫ
§ 1. Плоская задача достижения Луны
Почти любое сближение автоматической лунной станции (АЛС) или пилотируемого корабля с Луной, будь то облет Луны, падение или посадка на нее или даже простой пролет на более или менее близком расстоянии от Луны, может принести полезную научную информацию. Для определенности мы будем называть сближением с Луной достижение космическим аппаратом любой точки пространства, находящейся внутри сферы действия Луны. Траекториями сближения [3.11 будем называть такие траектории, которые приводят космический аппарат в сферу действия Луны еще до того, как он завершит свой первый оборот вокруг Земли. Последняя оговорка объясняется тем, что сфера действия Луны может быть в принципе достигнута после того, как лунно-солнечные гравитационные возмущения, «расшатав» длинную эллиптическую орбиту спутника Земли, приведут его в конце концов в окрестность Луны (такой случай встретится нам в § 1 гл. 10).
Из всех траекторий сближения наибольший интерес с точки зрения практического использования представляют траектории достижения Луны, или траектории попадания в Луну. Мы сознательно отказываемся от того, чтобы рассматривать полет на Луну как решение задачи о встрече со спутником в том смысле, как это делалось в § 6 гл. 5. В самом деле, нам нет смысла заниматься уравниванием векторов скоростей космического аппарата и Луны, так как это все равно не обеспечило бы безопасного «причаливания» к Луне из-за наличия у нее собственного поля тяготения. Иными словами, мы до поры до времени будем интересоваться попаданием в Луну в «артиллерийском» понимании этого термина. Проблема совершения безопасной посадки на Луну будет рассмотрена позже в этой же главе.
Для выявления основных закономерностей полетов к Луне упростим задачу: будем считать Луну непритягивающей точкой, совпадающей с центром Луны и движущейся по круговой орбите радиуса 384 400 км, или 60,34 радиуса Земли (среднее расстояние Луны от Земли). Позднее мы уточним наши выводы, учитывая и 192
гл. 8. достижение луны
эллиптичность орбиты Луны, и размер и притяжение естественного спутника Земли, и влияние солнечного притяжения.
Для достижения Луны могут быть использованы кеплеровы траектории любого вида: прямые линии, эллипсы, параболы, гиперболы, но, как увидим далее, местоположение стартовой площадки на земной поверхности и положение Луны в той или иной точке ее орбиты в течение периода обращения (равного 27,3 сут) сильно ограничивают выбор траекторий. Для попадания в Луну необходимо, чтобы траектория пересекла орбиту Луны или по крайней мере коснулась ее.
Если траектория полета эллиптическая, то пересечение орбиты Луны возможно как на восходящей части траектории — до
