5.2 Возвращение от Луны
При возвращении от Луны одной из принципиальных задач является организация точной посадки КА в заданном районе территории. В общем случае возвратные траектории можно подобрать таким образом, чтобы аппарат летел над поверхностью Земли с севера на юг (северные траектории) или наоборот (южные траектории). При этом расположение Луны относительно территории нашей страны таково, что перицентр северных траекторий расположен практически на южной границе бывшего СССР и посадка на поверхность Земли возможна лишь с большими перегрузками (гстах й> 10). При реализации южных траекторий их перицентр расположен в диапазоне широт порядка ±23° (относительно экватора), и, чтобы достигнуть территории бывшего СССР, протяженность движения СА в атмосфере должна превышать 4500...5000 км (в некоторых случаях 11 000 ...12 000 км).
Советским ученым удалось решить эту задачу путем использования так называемых рикошетирующих траекторий (рис. 15.2): аппарат после кратковременного погружения в плотные слои атмосферы, погасив скорость приблизительно до первой космической, вылетает из плотных слоев, летит по кеплеровой (баллистической) траектории, затем опять входит в атмосферу и совершает посадку в заданном районе. В результате управляемое рикошетирование позволяет реализовать практически любые разумные дальности полета от входа в атмосферу до точки посадки, не достижимые никаким другим способом — ни коррекцией подлетной траектории, ни выбором метода управления и «затягиванием» планирования СА в атмосфере. По рикошетирующим траекториям осуществляли посадку советские КА «Зонд», спускаемые аппараты которых имели сегментно-кони-ческую форму с величиной располагаемого аэродинамического качества = 0,3. При этом максимальные перегрузки не превышали 5...бед., а реализуемый коридор входа составлял величину ±(12...15) км.
С точки зрения навигации К А наиболее принципиальным является участок первого погружения в плотные слои атмосферы: за очень небольшой промежуток времени (несколько минут) скорость аппарата должна быть снижена с « 11 км/с до 7,5...8 км/с, при этом требования к точности выдерживания скорости УВЬ1Х и угла вылета 0ВЬ1Х из плотных слоев атмосферы (на высоте Аа) очень высоки — в пределах нескольких м/с по скорости и нескольких мин по 0ВЬ1Х. Дело в том, что маневренные возможности СА на участке повторного входа достаточно малы (в пределах нескольких сотен км), а ошибка по КВЬ1Х всего в 10 м/с приводит к промаху в точке посадки порядка 350 км (предполагается, что на участке повторного входа управление дальностью не осуществляется). Примерно такой же промах имеет место и при ошибке в угле вылета на величину = 10'.
Внеатмосферный участок полета полностью определяется условиями вылета из плотных слоев атмосферы. Здесь аппарат летит практически по невозмущенной эллиптической траектории. Следует отметить, что одну и ту же дальность внеатмосферного участка полета реализуют при разных сочетаниях 7ВЬ1Х и 0ВЬ1Х, и, подбирая нужную комбинацию этих параметров, можно обеспечить требуемую дальность на этом участке полета.
С качественной точки зрения для уменьшения конечного промаха желательно, чтобы в точке вылета из атмосферы угол 0ВЫХ был максимальным. Но значение угла 0ВЬ1Х определяют стратегией управления на участке первого погружения и величиной запаса качества на управление. Для увеличения угла 0ВЫХ аппарат должен в общем случае опуститься в более плотные слои атмосферы, где при торможении возникнут большие перегрузки. При наличии запаса управления можно изменить траекторию спуска и обеспечить допустимый перегрузочный режим, но при этом аппарат не вылетит из атмосферы и в дальнейшем, погасив скорость, совершит посадку в нерасчетном районе.
Участок повторного входа в плотные слои атмосферы по сути подобен аналогичному участку при спуске с орбиты ИСЗ. Правда, в рассматриваемом случае начальные условия формируются на участке первого погружения, ибо — |6ВЬ1Х|, = |У1ЫХ|.
В заключение отметим, что при параболических скоростях входа для управления траекторией можно воспользоваться теми же методами и идеями, как и при спуске с орбиты ИСЗ с учетом специфики решаемой задачи.
|
