Техника - молодёжи 1961-11, страница 18

А. ШТЕРНФЕЛЬД, лауреат Международной поощрительной премии по астронавтике

Рис. В. КАРАБУТА и Г. ГОРДЕЕ ВОЙ

Полетом космонавта Германа Титова была доказана безвредность пребывания человека в кабине корабля, находящегося в космосе в течение 25 час. 18 мин. Такое время летчик-космонавт провел на орбите спутника Земли, облетев ее более 17 раз. Траектория полета корабля «Восток-2» была избрана в соответствии с заданием: проверкой 24-часового цикла жизнедеятельности человеческого организма и получения новых данных об околоземном пространстве. Ч

Но какие же другие космические рейсы можно совершить за такой же промежуток времени, следуя по другим траекториям?

Оказывается, имеется много самых разнообразных маршрутов, следуя по которым можно было бы за 25,3 часа совершить космический рейс в самые отдаленные друг от друга уголки* солнечной системы — от околосолнечного пространства до районов самой далекой планеты Плутона. Эти траектории отличаются друг от друга не только своим характером (эллипс, парабола, гипербола), но и протяженностью $ формой в зависимости от скорости ракеты, массы небесного тела, к которому ракета направляется, <и расстояния последнего от точки старта.

ПО ВЕРТИКАЛИ

ь

Обычно ракета запускается вертикально к поверхности Земли. При таком взлете она быстрее пересекает атмосферу и достигает наибольшей высоты.

Какого же потолка может достичь ракета за 25,3 часа?

^Hkf ¥

Как показывают расчеты в этих условиях, ракета стартует со скоростью 10,8 км/сек, после чего двигатели выключаются. Спустя 25,3 часа она достигает потолка на высоте 90 тыс. км, что составляет немногим менее четверти расстояния Земля—Луна.

Но если космонавт должен за указанный период времени совершить космический полет и вернуться на Землю, то ракета будет подниматься в течение 12 час. 39 мин., развив скорость в 10,7 км/сек. Очутившись на максимальной высоте в 81 тыс. км цад поверхностью Земли, ракета остановится на мгновение и начнет падать, обратно на Землю. Спустя 25 час. 18 мин. с момента старта она приземлится в заданном районе.

Если ракета запускается с одного из земных полюсов, трасса ее полета представляет собой вертикальную прямую—-продолжение земной оси. В случае же запуска с другой точки земного шара трасса представляет собой весьма сложную кривую. Действительно, даже при строго вертикальном запуске ракета падает на некотором расстоянии от места старта, «так как при подъеме на большую высоту сказывается влияние вращения Земли.

ПО ЭЛЛИПСУ

шш

аШ

За 25,3 часа можно совершить кругосветное путешествие на корабле-спут-нике в околоземном пространстве, следуя по огромному замкнутому эллипсу с большой осью в 87,4 тцгс. км ц малой осью в 23,1 тыс, км. Орбитальный полет по инерции начнется в перигее на высоте 200 км, где двигатели выключаются. Продолжая свое инерционное движение, корабль-спутник постепенно набирает высоту и спустя 12 час. 39 мин. достигает апогея на высоте 74,4 тыс. км от поверхности Земли. Затем корабль-спутник начинает снижаться, и спустя такой же промежуток времени он возвращается в атмосферу Земли на высоте 200 км. Корабль-спутник совершает тогда свое движение почти горизонтально по очень вытянутой траектории. Таким образом обеспечивается его безопасный спуск на поверхность Земли.

Если летчик-космонавт сочтет целесообразным проникнуть в атмосферу Земли на меньшей высоте, достаточно незначительно уменьшить скорость корабля в момент прохождения через апогей. Такое же торможение скорости, произведенное несколько позднее, потребует сравнительно большей затраты топлива.

Стартовая скорость корабля, отправляющегося в такой рейс, составляет 10,2 км/сек.

ПО БОЛЬШОМУ КРУГУ

Космонавты, которым придется «постоянно» находиться на стационарном спутнике, могли бы создать на его

борту искусственную тяжесть путем вращения спутника вокруг его центра масс (центра тяжести). С борта этого спутника они могли бы совершать непродолжительные рейсы в условиях невесомости для зондирования околоземного пр9странства. В определенных условиях они могли бы, например, ценою небольшой затраты топлива «перепрыгнуть» на другой спутник, обращающийся по круговой орбите с радиусом в 43,7 тыс. км и с периодом обращения (относительно звезд) в 25 час. 18 мин.— время, в течение которого космонавт Титов чувствовал себя вполне хорошо, несмотря на отсутствие силы тяжести.

Допустим, что такой спутник, плоскость орбиты которого проходит через центр Земли, огибает в определенный момент Северный полюс. Тогда спустя 12 час. 39 мин. он непременно явится над Южным полюсом. Если отметить на поверхности Земли все точки, с которых такой спутник последовательно виден в зените, то линия, соединяющая эти точки, будет представлять собой огромную восьмерку. Это проекция движения спутника за 25 час. 18 мин. на поверхность нашей планеты.

В случае экваториального спутника эта проекция значительно упрощается для наблюдателя, расположенного в плоскости экватора: она будет представлять собой прямую.

Видимая скорость передвижения экваториального спутника с периодом обращения в 25,3 часа для наблюдателя с экватора будет весьма различной в зависимости от направления движения спутника.

Если направление обращения спутника совпадает с направлением осевого движения Земли (с запада на восток), то движение спутника покажется очень медленным: в течение часа спутник продвинется всего на долю градуса в восточном направлении. И спустя 25 ч^с. 18 мин., к моменту завершения полного оборота по отношению к звездам, он переместится по отношению к наблюдателю на экваторе всего на 19,5°. В этих-то условиях для перелета со стационарного спутника на орбит/ экваториального спутника достаточно стартовой скорости в 27 м/сек. л

Однако если движение экваториального спутника по отношению к звездам будет обратным (с востока на запад), то наблюдателю на экваторе буд^т казаться, что спутник движется во много раз быстрее и в обратную сторону (на запад). Когда спутник совершит пол* оборота по отношению к звездам в западном направлении, Земля сделает больше пол-оборота (почти на 10°) в восточном направлении, и движение спутника покажется в 18 раз более быстрым, чем в первом случае. За время 25,3-часового рейса спутник 2 раза взойдет и столько же раз зайдет для наблюдателя, находящегося на экваторе Зем^и. Один оборот спутника по отношению к наблюдателю будет длиться 12 час. 19 мин.

НА КОСМИЧЕСКИХ ПУТЯХ

14