Дек 08

§ 1 Корабль летит к Луне

Учеными рассчитаны многочисленные траектории, обеспечивающие попадание космических аппаратов в Луну, ее облет, а также возможность создания ее искусственного спутника. Вычисления эти весьма сложны и производятся на быстродействующих электронных счетно-решающих машинах.

Траектория полета космического аппарата определяется, с одной стороны, величиной и направлением начальной скорости, а с другой, – силами притяжения небесных тел, постепенно изменяющими эту траекторию. Пространство, в каждой точке которого действуют силы притяжения небесных тел, называется гравитационным полем. Оно создается многочисленными телами солнечной системы и имеет чрезвычайно сложную структуру, изменяющуюся во времени по мере движения небесных тел.

Для упрощения расчета траектории обычно используют приближенное представление гравитационного поля. Для каждого небесного тела существует область пространства, называемая областью притяжения данного тела, где главной является его сила притяжения, а искажения, вызванные силами притяжения других небесных тел, невелики. В этих областях гравитационное поле можно считать приблизительно центральным. Области притяжения различных небесных тел отделяются одна от другой «переходными» областями, в которых силы притяжения двух или нескольких небесных тел соизмеримы по величине.

При расчете траекторию космического аппарата вычисляют по участкам его полета в областях притяжения, т. е, решают задачу о движении одного тела в центральном поле сил. Участки, проходящие через переходные области, непосредственно соединяют соседние части траектории движения в областях притяжения. Вычисленная приближенная траектория является основой для последующих уточненных расчетов.

Все виды траекторий можно разделить на эллиптические, параболические, гиперболические и др. Особым случаем эллиптической орбиты является круговая орбита.

Скорость движения тела по круговой орбите постоянна и определяется по формуле

 ,

где R = 3,9858∙105 – величина, характеризующая поле тяготения Земли, в км32;

r – расстояние тела от центра Земли.

В частности, у поверхности Земли круговая скорость (первая космическая) равна 7,91 км/с. С подъемом над Землей радиус орбиты увеличивается, а ускорение силы тяжести и круговая скорость уменьшаются. На высоте 400 км Vкр = 7675 м/с, а на высоте 4000 км Vкр = 6203 м/с.

Если начальная скорость не равна круговой, орбита спутника превратится в эллипс с фокусом в центре Земли. С увеличением начальной скорости эллиптическая орбита будет вытягиваться.

При начальной скорости

произойдет новое качественное изменение орбиты: замкнутая кривая – эллипс превратится в кривую линию – параболу. При такой начальной скорости тело совсем уйдет от Земли и никогда не возвратится обратно. Эту скорость называют параболической или второй космической скоростью.

При дальнейшем увеличении начальной скорости тело летит по гиперболической орбите. Достигнув третьей космической скорости (16662 м/с), тело полностью освобождается от действия полей тяготения Земли и Солнца и уходит за пределы солнечной системы.

Скорость, необходимая для выхода из сферы притяжения Земли (вторая космическая скорость), равна 11 186 м/с. Но сфера, радиус которой условно принимается за предельное расстояние действия силы тяготения Земли (930 000 км), лежит далеко за пределами орбиты Луны. Поэтому для полета на Луну можно ограничиться меньшей скоростью отлета от Земли (около 11 090 м/с).

Важно иметь в виду, что продолжительность полета до Луны по всем траекториям минимальной скорости составляет около пяти суток. Если же стартовая скорость ракеты равна параболической, то полет займет немного более двух суток [4].

Рис. 51. Схема полета космического корабля к Луне:

1 – промежуточная околоземная орбита: 2 – коррекция траектории полета к Луне; 3 – ориентация перед торможением; 4 – торможение и выход на орбиту искусственного спутника Луны.

Так, например, вторая советская космическая ракета, запущенная в сторону Луны 12 сентября 1959 г., сообщила контейнеру с научной аппаратурой скорость 11 310 м/с. Контейнер упал на Луну 14 сентября 1959 г. в 0 ч 02 мин 24 с со скоростью 3300 м/с.

Траектория полета, приведенная на рис. 51, отличается тем, что она нацелена в точку, удаленную от поверхности Луны.

Полеты человека на Луну в принципе могут происходить по тем же траекториям, что и полеты автоматических станций. Однако требования безопасности заставляют выбирать траектории, исключающие прямое попадание в ночное светило. Траектория будет рассчитываться таким образом, чтобы корабль пролетел на некотором расстоянии от него. В наиболее близкой к Луне точке траектории тормозной импульс превратит корабль в искусственный спутник Луны (ИСЛ). В случае если возникает аварийная ситуация, корабль может вернуться с окололунной орбиты обратно на Землю. Для этого нужно разогнать ИСЛ до скорости, достаточной для полета на Землю, т. е. примерно до 2500 м/с.

Похожие статьи:

  1. Космический корабль «АПОЛЛОН» Программа «Аполлон» «АПОЛЛОН» ПРОГРАММА «АПОЛЛОН» США Тип. Пилотируемый трехместный космический корабль. Назначение....
  2. § 2 Космонавт ходит по Луне Время начинает опережать человеческое воображение. То, о чем еще вчера...
  3. Особенности реакций человека, находящегося в свободной позе, на кратковременные ударные ускорения различного направления А. Ф. Коваленко, И. С. Васильев, Р. К. Кузмицкий, Л....

автор admin \\ теги: , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.