Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.
Скачать (прямая ссылка):
1984 г. с «удельной энергией» 12,6 км2/с2 (увых=3,55 км/с). Полет продолжается 524 сут при непрерывной работе ЯЭРДУ с удельным импульсом 7900 с, начальным реактивным ускорением 7,5-10~5g; характеристика затрат рабочего тела /=50 м2/с3 (см. § 2 гл. 3).
В конце 70-х гг. в США началась детальная разработка аппарата, снабженного солнечной'ЭРДУ (СЭРДУ) вместо ядерной. Предполагается, что СЭРДУ снабжена специальными концентраторами солнечных лучей, применяемыми вдали от Солнца, чтобы усилить действие фотоэлементов. Траектории при этом мало отличаются от траектории с использованием ЯЭРДУ типа рис. 163, но старт должен производиться раньше — в 1981—1982 гг., а разворот происходит дальше от Солнца. Преимущество СЭРДУ перед ЯЭРДУ — относительная дешевизна [49.7], Выход из сферы действия Земли обеспечивается MTA IUS, стартующим с борта «Шатла».
Рие. 163 Траектория полета (сплошная линия) к комете Галлея (орбита — пунктиром) при непрерывной работе ЯЭРДУ: а) проекция на плоскость эклиптики (вид с севера); б) вид со стороны точки весеннего равноденствия Числовые отметки иа траектории — время после старта в сутках, на осях — расстояние в а. е. [4 96]. 438
ГЛ. 21. ПОЛЕТЫ к КОМЕТАМ
Наряду с разработкой варианта полета к комете Галлея с СЭРДУ в качестве альтернативы в 1977—1978 гг. в США начал разрабатываться проект полета с помощью солнечного паруса [4.98]. Рассматривались квадратный парус размером 800x800 м и роторный, состоящий из 12 вращающихся лопастей размером 7500x8 м (скорость вращения 0,3*Ъб/мин). Старт был бы возможен в 1981 —1982 гг.
(необходимые пленки уже есть). Предполагался выход из сферы действия Земли с помощью MTA IUS, стартующего с орбитального самолета «Шатл» 1 ноября 1981 г. Энергия запуска 12 км2/с2, что соответствует начальной скорости 11,710 км/с (приведена к поверхности Земли). Траектория аппарата должна неизбежно напоминать траекторию, показанную на рис. 162. Полет продолжается 4,38 года. Встреча происходит 19 марта 1986 г., когда комета находится на расстоянии 1 а. е. от Солнца и на таком же расстоянии от Земли. Расстояние от ядра кометы должно при этом составлять от 500 до 10 км.
От осуществления описанного дешевого по сравнению с другими проекта в США, однако, отказались, причем в пользу солнечных ЭРД: произвести натурные эксперименты в космосе перед полетом уже не было времени. Недостаток средств заставил затем отказаться и от полета с помощью СЭРДУ.
Другим важнейшим объектом для встречи из числа комет служит комета Энке. Проектов использования СЭРДУ очень много. В качестве наглядного примера соответствующей операции можно привести траекторию на рис. 164, которая в точности, правда, не может быть воспроизведена в ближайшее время, так как предусматривает старт в марте 1978 г., разумеется, при определенном начальном расположении Земли и кометы. Выход из сферы действия Земли аппарата массой 1625 кг происходит с помощью ракеты «Титан-ЗЕ» со скоростью fBbIX=7,36 км/с. Полезная нагрузка 635 кг. Полет продолжается 960 сут [4.90].
Комета Энке — частый гость в центре Солнечной системы, и проектов, приуроченных к разным сезонам, много (окна запусков при использовании ЭРД, как мы знаем, широки). В частности, рассматриваются варианты не встречи, а замедленного пролета. Они требуют меньшей длительности всего перелета. Например, при 642 сутках работы СЭРДУ пролет со скоростью 4 км/с может произойти на 662-й день после старта [4.99].
В 1978 г. специалисты NASA решили в 1981 г. начать работы по новой программе, в соответствии с которой в 1985 г. должен стартовать космический аппарат для встречи с кометой Энке или
Рис 164. Схема встречи с кометой Энке аппарата с солнечной ЭРДУ [4 90] Штрихи показывают в некотором масштабе векторы сил тяги (тяга уменьшается с удалением от Солнца). § 3. ОПЕРАЦИИ ВБЛИЗИ ЯДРА КОМЁТЫ
439
Ісометой Темпеля-2 х), причем в обоих случаях в том же 1985 г. аппарат должен по пути пролететь мимо кометы Галлея. Предпочтение отдается комете Темпеля-2, так как при ее сопровождении аппарат подвергнется меньшему нагреву в перигелии. В этом' втором случае старт происходит в августе 1985 г., пролет кометы Галлея в ноябре 1985 г. (расстояние от Земли 150 млн. км), встреча с кометой Темпеля-2 в июле 1988 г. (210 млн км от Земли, по мере сопровождения расстояние сокращается до 60 млн. км). При пролете кометы Галлея сбрасывается зонд, который должен выйти в область .головы кометы и передать данные о ее составе. После 6 месяцев »сопровождения кометы Темпеля-2 аппарат пытается вплотную сблизиться с ядром [4.100].
§ 3. Операции вблизи ядра кометы
О ядрах комет известно мало. Можно предположить [4.90], что ядро кометы Энке имеет радиус 0,7-^-4 км; если принять значение 1,8 км, то при плотности 1 г/см3 (лед) получаем массу 2,4-IO10 т. Притяжение ядра должно начать сказываться на движении с расстояния 50 км, а на расстоянии примерно 3 км от центра ядра оно может превысить тягу ЭРД. Измерения на меньшем расстоянии должны производиться с орбиты спутника кометы или при пролете со скоростью нескольких метров в секунду. Существуют предположения, что ядро кометы Энке вращается [4.88], «разбрызгивая» вблизи перигелия продукты своей активности. Высказывались опасения [4.90], что они могут повредить панели солнечных элементов.
