Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
§ 7. Облет Марса с возвращением к Земле
Представляет интерес так рассчитать полет, чтобы после выхода из сферы действия Марса космический аппарат, двигаясь по новой гелиоцентрической орбите, пересек орбиту Земли и притом в той ее точке, где в этот момент находится Земля. Таким путем можно возвратить капсулу с космического аппарата на Землю. Очевидно, возвращение имеет особое значение для космического корабля с экипажем. Подобные полеты обычно называют облетами Марса, причем не имеется в виду обязательный пролет над «обратной» стороной Марса. 378
ГЛ. 17. ПОЛЕТЫ к ВЕНЕРЕ
В предыдущей главе мы встречались с траекториями полета, приводящими к возвращению к Земле через целое или дробное число лет. Если бы Марс не обладал полем тяготения, то любая из этих траекторий, пересекающая орбиту Марса, была бы пригодна для наших целей. Фактически пролет сферы действия Марса приведет к таким возмущениям, что возвращение к Земле в прежней точке ее орбиты не произойдет, но может произойти в новой точке.
Как показывают расчеты, «гравитационный удар» приводит к сокращению общей продолжительности полета Земля — Марс — Земля по сравнению с воображаемым случаем отсутствия поля тяготения у Марса. Так, пролет на близком расстоянии от поверхности Марса сокращает двухгодичное путешествие Земля — Марс —Земля примерно на 60 сут. Марс может быть достигнут как до, так и после достижения афелия орбиты перелета.
Возможны также полеты Земля — Марс — Земля с возвращением к Земле примерно через 3 года. Их траектории близки к орбите искусственной планеты с периодом обращения 3/г года [4.8].
Продолжительность перелета Земля — Марс — Земля может быть сокращена на 1 год с помощью активного маневра при облете [4.41]. Благодаря импульсу при облете Марса порядка 1—4 км/с возвращение к Земле может произойти через 450—500 сут. Скорость входа в земную атмосферу при этом, однако, составит 22,5 км/с, в то время как при длительном перелете Земля — Марс — Земля (700— 750 сут) вход произойдет со скоростью 12 км/с (при этом импульс вблизи Марса будет менее 0,1 км/с, т. е. будет просто импульсом коррекции) [4.38].
§ 8. Автоматические станции исследуют Марс
Первым космическим аппаратом, запущенным к Марсу, была советская автоматическая станция «Марс-1», стартовавшая 1 ноября 1962 г. Связь со станцией прервалась в марте 1963 г., когда она находилась на расстоянии 106'млн. км от Земли.
28 ноября 1964 г. стартовал американский космический аппарат «Маринер-4», прошедший 15 июля 1965 г. на'расстоянии 10 000 км от Марса. Были получены 22 снимка, охвативших 1 % поверхности Марса, и впервые стало известно о кратерах на Марсе. «Вторая Луна»,— писали газеты о Марсе. Ниже мы убедимся в поспешности такого суждения.
24 февраля и 27 марта 1969 г. были запущены американские аппараты «Маринер-6» (начальная скорость 11,49 км/с) и «Маринер-7», которые прошли 31 июля и 5 августа 1969 г. на'расстояниях соответственно 3410 и 3200 км от Марса (скорости в перицентрах — 7,88 и 7,18 км/с). Получено 202 снимка (на некоторых виден Фобос на фоне Марса). § 8. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ ИССЛЕДУЮТ MAPC
379
19 и 28 мая 1971 г. стартовали советские станции «Марс-2» и «Марс-3», которые вышли на орбиты вокруг Марса 27 ноября и 2 декабря 1971 г. Перед этим от первой станции отделилась капсула с вымпелами, а от второй спускаемый аппарат, совершивший мягкую посадку. Свыше 8 месяцев орбитальные аппараты исследовали поверхность и атмосферу Марса. Фотографирование было осложнено сильной пылевой бурей на Марсе.
После падения в океан 9 мая 1971 г. космического аппарата «Маринер-8» 30 мая был запущен американский аппарат «Мари-нер-9», который 14 ноября 1971 г. перешел на орбиту вокруг Марса (см. § 5). На Землю было передано 7329 снимков, в том числе фотографии Фобоса и Деймоса с расстояний порядка 5500 км. Фотографирование продолжалось до 27 октября 1972 г.
21 и 25 июля и 5 и 9 августа 1973 г. в направлении Марса были запущены советские станции «Марс-4—7», причем две последних несли спускаемые аппараты. Станция «Марс-4» прошла 10 февраля 1974 г. на расстоянии 2200 км от Марса, передав ряд его фотографий. Отказ тормозного двигателя не позволил перейти на околопланетную орбиту. Станция «Марс-5» 12 февраля вышла на орбиту с расстояниями до центра Марса 5150-7-39950 км (эксцентриситет 0,74974), с наклонением 35°20' и периодом обращения 24 ч 52 мин 50 с и начала передавать фотографии поверхности Марса. Спускаемый аппарат станции «Марс-6» отделился от нее на расстоянии 48000 км от Марса, перешел на траекторию встречи с планетой и 12 марта достиг поверхности вблизи точки 24° ю. ш., 20° з. д., впервые успев передать данные прямых измерений в атмосфере, начиная с высоты 20 км, до того, как вблизи поверхности прервалась радиосвязь. Сама станция «Марс-6» прошла на расстоянии 1600 км от Марса. Спускаемый аппарат станции «Марс-7» приблизился к Марсу еще 9 марта, но из-за неисправности прошел на расстоянии 1300 км от планеты. Со станций «Марс-4, -5» было получено около 60 снимков района, который не был заснят «Маринером-9» из-за пылевой бури [4.42]; они^же^ретранслировали на Землю сигналы спускаемого аппарата «Марс-6».
