4.2. Формирование межпланетных орбит

Представленные в § 4.1 материалы показывают в основном качественную сторону межпланетных перелетов. Учет наклонений орбит планет и их эллиптичности значительно усложняет задачу определения энергетически оптимальных орбит перелета. Учет реального движения планет в пространстве приводит к тому, что перелет по энергетически оптимальным эллиптическим траекториям становится практически неосуществимым.

Для получения квазиоптимальных траекторий при практических расчетах используют методику сфер действия, сущность которой заключается в следующем. В некоторой окрестности притягивающего тела — его сфере действия — при расчете траектории движения КА учитывают только силу притяжения этого тела. Такое допущение позволяет считать траекторию движения КА в сфере действия невозмущенной и применять для ее определения аналитическую теорию задачи двух тел. В рамках этой методики все околосолнечное пространство можно назвать сферой действия Солнца, ... Читать дальше »

4.1. Анализ задач экспедиций к планетам и телам Солнечной системы. Основные требования, предъявляемые к схемам полета

Учитывая исключительно высокую стоимость подготовки и осуществления межпланетных экспедиций, прежде всего возникает вопрос об их задачах.

Очевидно, что по мере освоения космического пространства эти задачи видоизменяются и речь может идти лишь о задачах «обозримой перспективы». Результаты выполненных исследований, итоги которых были подведены на основе проектно-баллис-тического анализа проблемы создания на базе ракеты-носителя «Протон» оптимальной структуры межпланетных автоматических комплексов, дают основание для формулировки следующих основных задач, сведенных для удобства в табл. 4.1.

Из рассмотрения сформулированных задач и соответствующих им требований, предъявляемых к схемам полета, вытекают следующие выводы.

* Наиболее сложными и конкретными являются задачи исследования Марса и Венеры. Это объясняется большим количеством резуль ... Читать дальше »

Глава 4. Межпланетные перелеты

С наступлением эры межпланетных перелетов человечество получило реальную возможность освоения Солнечной системы. Безусловно, с точки зрения мировой истории те шаги и успехи, которыми характеризуется современный этап развития космической техники, будут оцениваться как весьма скромные. Тем не менее исследования Солнечной системы, выполненные с помощью АМС, позволили уточнить перечень задач на ближайшую и более отдаленную перспективу.

Уместно процитировать образное высказывание Крафта Эрике, начинавшего деятельность в ракетно-космической области разработчиком печально известных «Фау-2» в Германии, позднее одного из ведущих теоретиков США по проблемам астронавтики, издавшего фундаментальный трехтомник под названием «Космический полет» и ставшего одним из первых иностранных авторов, с трудами которого смогли познакомиться многие отечественные ученые и инженеры, работающие в космической отрасли. Именно его перу принадлежат следующие слова: ... Читать дальше »

3.13. Время существования КА на орбите ИСЗ

Время существования КА на орбите ИСЗ определяют продолжительностью полета КА с момента его выведения на орбиту до входа в плотные слои атмосферы (ниже 150...160 км). На время существования КА оказывают влияние многие факторы, в том числе все рассмотренные выше. Из-за давления солнечных лучей и действия на КА сил притяжения Солнца и Луны орбита совершает периодические колебания. При перемещении перигея в более плотные слои атмосферы торможение КА увеличивается, что приводит к сокращению срока его «жизни». Например, вследствие воздействия Луны высота перигея ИСЗ «Экс-плорер-6» (США) менялась каждые 3 месяца от 250 до 160 км; вследствие этого время существования спутника оказалось равным двум годам (вместо рассчитанных 20 лет при отсутствии воздействия Луны).

Сплюснутость Земли приводит к перемещению перигея орбиты КА без изменения расстояния от центра Земли. Если, например, перигей переместится из полярной области в экватори ... Читать дальше »

3.12. Влияние начальных возмущений на движение ИСЗ по круговой орбите



► под влиянием периодических ускорений, действующих в плоскости орбиты и изменяющихся с частотой, равной частоте обращения КА вокруг основного притягивающего тела. В первом случае КА движется по разворачивающейся (сворачивающейся) спирали с непрерывно возрастающим (убывающим) периодом обращения. Во втором случае происходит непрерывное увеличение эксцентриситета орбиты, что приводит к существенному иэмеиению формы орбиты.

• Вековые возмущения, приводящие к непрерывному вращению плоскости орбиты вокруг некоторой оси, проходящей через основное притягивающее тело. Такие возмущения ... Читать дальше »

3.10. Возмущения, вызываемые притяжением Солнца и Луны

Для КА, движущихся на высотах менее 100 ООО км, возмущающее влияние всех небесных тел, за исключением Солнца и Луны, является весьма малым. Сравнительная оценка возмущающего влияния Солнца и Луны в зависимости от высоты полета КА приведена в табл. 3.2.

3.9. Возмущения, вызываемые сопротивлением атмосферы

На высоте более 150. ..200 км атмосфера сильно разрежена и поэтому оказывает малое сопротивление движущемуся КА. Но поскольку сила сопротивления является постоянно действующей силой, то, несмотря на свою малость, она может значительно изменить элементы орбиты за достаточно большой интервал времени.

Влияние сопротивления атмосферы на движение КА оценивается характером поведения и величинами изменений оскулирующих элементов орбиты. Без учета вращения атмосферы приближенные значения вековых возмущений некоторых элементов круговой орбиты за один виток определяют следующими зависимостями:

3.8. Возмущения, вызываемые нецентральностью поля тяготения Земли

Рассмотрим в качестве основной вторую зональную гармонику в разложении (1.4) для потенциала сил притяжения. Для этой гармоники, характеризующей полярное сжатие Земли, потенциал сил притяжения имеет вид

Анализ (3.41) показывает, что боковое смещение имеет вековой характер со все более увеличивающейся амплитудой. Строгие численные расчеты показали, что под действием аномалий поля тяготения Земли орбита ИСЗ испытывает как коротко-, так и долгопериодические возмущения. Последние имеют суточный характер, так как за один оборот все долготные изменения потенциала проходят через плоскость орбиты. Установлено, что максимальное изменение радиуса орбиты не превышает 200 м.