Главная - Задачи астрономии - Движение космических аппаратов


Движение космических аппаратов
Наука - Задачи астрономии

Траектория космического аппарата состоит из двух основных участков: активного и пассивного. Движение на активном участке определяется в основном тягой реактивных двигателей и притяжением Земли. Пассивный участок траектории начинается с момента выключения двигателя последней ступени. На пассивном участке космический аппарат движется под действием притяжения Земли и других тел Солнечной системы (Луны, Солнца, планет).

При предварительном расчете космических траекторий пользуются приближенной методикой, которая заключается в следующем. Если скорость аппарата в начале пассивного участка равна (или больше) параболической скорости (2.20) относительно Земли, то, если пренебречь возмущениями, космический аппарат будет двигаться относительно Земли по параболе (или по гиперболе) до тех пор, пока он не выйдет из сферы действия Земли или не войдет в сферу действия другого небесного тела.

Сферой действия какого-либо тела с массой т относительно другого тела с массой т' называется область, внутри которой выполняется условие

где g и g' - гравитационные ускорения в поле тяготения тел т и т', a Dg и Dg' - возмущающие ускорения соответственно со стороны т' и т. Радиус сферы действия равен

где r - расстояние между телами т и m'. Например, радиус сферы действия Земли относительно Солнца - 930 000 км, а радиус сферы действия Луны относительно

Земли - 66 000 км.

Говорить в указанном смысле о сфере действия Солнца можно, строго говоря, лишь

как об области пространства, определенной по отношению к звездам. Ниже мы для

простоты будем понимать под сферой действия Солнца просто область

околосолнечного пространства, за исключением сфер действия планет относительно

Солнца.

Войдя в сферу действия другого небесного тела, космический аппарат будет двигаться дальше под действием силы притяжения этого тела. Притяжение Земли перестанет оказывать на движение аппарата существенное влияние и будет играть роль возмущающей силы.

Характер дальнейшего движения космического аппарата зависит от величины его скорости на границе сферы действия небесного тела. Если эта скорость относительно небесного тела равна нулю, то космический аппарат упадет на него. Если скорость аппарата относительно небесного тела будет больше нуля, но меньше параболической скорости, то при некоторых дополнительных условиях аппарат может стать искусственным спутником этого тела и будет обращаться вокруг него по круговой или эллиптической орбите.

Наконец, если скорость космического аппарата будет равна или больше параболической скорости, то аппарат, описав относительно небесного тела отрезок параболы или гиперболы, удалится от него, а затем выйдет из его сферы действия. Таким образом, космический аппарат может упасть на поверхность любого тела Солнечной системы, может стать его искусственным спутником и может выйти из пределов Солнечной системы. В последнем случае он должен иметь на границе сферы действия Земли с Солнцем скорость, равную или большую параболической скорости относительно Солнца.

Первой искусственной планетой стала советская космическая ракета, запущенная 2 января 1959 г.

Для того чтобы космический аппарат преодолел притяжение Земли и ушел в космическое пространство, необходимо в начале пассивного участка сообщить ему скорость, равную или большую скорости

где h - линейная высота начальной точки пассивного участка. У поверхности Земли

h = 0 и

Скорость v2к называется второй космической скоростью относительно Земли. Параболическая скорость на высоте h меньше второй космической скорости v2к и определяется из уравнения (2.28) или по формуле

Скорость космического аппарата в любой точке на пассивном участке (без учета возмущений) определяется по формуле

Для того чтобы космический аппарат, преодолев притяжение Земли и войдя в сферу

действия Солнца, не упал на его поверхность, он должен иметь в этот момент

скорость относительно Солнца, отличную от нуля. Разность гелиоцентрической

скорости аппарата V (определяющей форму его орбиты относительно Солнца) и

гелиоцентрической скорости Земли V3 называется дополнительной скоростью аппарата

Vдоп . С этой скоростью аппарат покидает сферу действия Земли относительно

Солнца.

Начальная скорость космического аппарата v0 , согласно формуле (2.29),

определяется из уравнения

Скорость аппарата на расстоянии r = r (где r - радиус сферы действия Земли), т.е. дополнительная скорость аппарата Vдоп , согласно той же формуле (2.29) определится из уравнения

Из двух последних уравнений получим

Первый член в правой части, согласно формуле (2.28), равен vп2, а второй при r reg; yen; обращается в нуль. Тогда начальная скорость космического аппарата определится по формуле

Воспользуемся формулой (2.30) и рассчитаем, какова должна быть начальная скорость, чтобы космический аппарат, запущенный с поверхности Земли, покинул пределы Солнечной системы. В этом случае гелиоцентрическая скорость аппарата V должна быть равна параболической скорости относительно Солнца. Круговая скорость Земли относительно Солнца Vc = 29,8 км/сек (см. sect; 40). Параболическая скорость относительно Солнца на расстоянии Земли от Солнца равна Vп =  = 42,l км/сек. Следовательно, гелиоцентрическая скорость космического аппарата должна быть равна V = Vп  = 42,1 км/сек.

Если за гелиоцентрическую скорость Земли V3 принять ее круговую скорость Vc , т.е.

V3 = Vc = 29,8 км/сек, то при выходе космического аппарата из сферы действия Земли в направлении орбитального движения Земли его дополнительная скорость будет такой:

Vдоп = Vп - Vc  = (42,1 - 29,8) км/сек = 12,3 км/сек.

а при выходе в сторону, противоположную орбитальному движению Земли,

Vдоп = Vп + Vc  = 71,9 км/сек.

Тогда начальная скорость космического аппарата, согласно формуле (2.30), в первом случае будет равна

а во втором случае

Следовательно, скорость, при которой запущенный с Земли космический аппарат может уйти за пределы Солнечной системы, сильно зависит от направления выхода аппарата из сферы действия Земли по отношению к направлению орбитального движения Земли и лежит в пределах 16,6 км/сек pound; v0 pound; 72,8 км/сек. Минимальная скорость v3к = 16,6 км/сек называется третьей космической скоростью относительно Земли.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Строение Солнца

News image

ЯДРО - где температура в центре равна 27 м...

Фотосфера

News image

Видимая поверхность Солнца. Достигая толщины около 0,001 RD (200-300 км), пл...

Солнечное пятно

News image

Солнечное пятно - область на Солнце, где температура ниже  (области с ...

Меркурий

News image

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета. Среднее расстояние от Ме...

В космосе...

Мой взгляд на космические журналы. Космонавт У Цзе о «Н

News image

Уже достаточно давно у меня сформировалось определенное отношение к космическим журналам. В 1997 г. я приехал учиться в российский Центр по...

Новая гипотеза образования воды на Луне

News image

Американский ученый предложил новую гипотезу образования воды на Луне, которая предполагает, что в недрах спутника содержатся значительные запасы воды. Сразу тр...

Экипаж экспедиции на МКС выполнил его главную задачу

News image

Экипаж 17-й экспедиции на МКС - российские космонавты Сергей Волков и Олег Кононенко, совершающие первый в жизни выход в открытый ко...

Марсоход Спирит застрял окончательно

News image

Американское космическое агентство (NASA) решило отказаться от дальнейших попыток вызволить марсоход Спирит (Spirit), застрявший в песке Красной планеты в ...

Авторизация



Новости космонавтики:

Купить игровую мышь: рекомендации экспер

News image

Регулярная работа за ноутбуком имеет кучу своих плюсов. Однако существуют и недостатки, так как, например, транспортировка его держа в руках – далеко не всегда хорошая ...

Шпунт л 5 (технические характеристики, Г

News image

Фактически за все время своего существования человек что-то строил. С каждым днем разрабатываются новые технологии строительства зданий и конструкций самых различных масштабов.  Работа экспертов на ...

Выбрать и купить шарико винтовую пару ил

News image

Практически каждый директор предприятия обязательно должен иметь на вооружении мелкий или крупный набор деталей для производственных машин. Это могут быть как детали или механизмы для ...

Как выполняется демонтаж металлоконструк

News image

Демонтаж металлоконструкций – так называется процесс по резке, разборке либо распилу металла на части, в будущем его используют повторно, либо отправляют в специальный пункт приема ...