Техника - молодёжи 1966-01, страница 27

Рис. 2. Для ориентации космического корабля может быть ис> пользована и система маховиков.

очень высокую скорость истечения. Один из американских ионных двигателей, испытанный в полете в июле 1964 года, развивал тягу около 3 г. При этом он расходовал около 0,7 мг паров ртути в секунду. Скорость истечения рабочего тела достигала 40 000 м/сек, то есть примерно в десять раз больше, чем у лучших перспективных жидкостных ракетных двигателей.

система корректировки

Нак известно, среднее расстояние между орбитами Земли и Марса — более 70 млн. км. При такой длине маршрута достаточно самой ничтожной погрешности в величине или направлении скорости, чтобы космический корабль на миллионы километров «ушел» в сторону от Марса. А если за свое многомесячное путешествие космонавты пролетят вблизи какого-нибудь астероида и он силой своего притяжения отклонит корабль от трассы? Неужели из-за этого «космического малыша» экспедиция будет обречена на неудачу? Конечно, нет. Система управления должна корректировать трассу корабля. Как? Опять же с помощью ракетных двигателей. Есть и другие способы. Например, «солнечный парус». Он должен быть очень больших размеров — ведь давление света чрезвычайно мало. И тем не менее, изменяя положение паруса, можно изменять величину и направление силы давления лучей света, управляя полетом.

Представьте, что при движении по орбитам вокруг Земли корабль начинает маневрировать: поднимается на более высокую орбиту, изменяет направление полета, снижает высоту орбиты. Все подобные задачи сводятся к одному: надо сообщить кораблю дополнительную скорость.

Допустим, корабль движется вокруг Земли на высоте 180 км со скоростью 7803 м/сек. Пусть космонавт решил подняться на орбиту с высотой 400 км. Для этого космонавт включает двигатель и увеличивает скорость на 64 м/сек. Корабль начинает двигаться уже не по круговой, а по эллиптической орбите и в апогее поднимется на 400 км. Но здесь его скорость окажется меньше круговой: вместо 767S м/сек всего 7611 м/сек. Значит, корабль не сможет удержаться на этой высоте и снизится до 180 км над поверхностью Земли. Чтобы остаться на круговой орбите на высоте 400 км, космонавт должен в апогее еще раз увеличить скорость на 64 м/сек. (Для того чтобы читатели могли сами рассчитывать маневры космических кораблей, приведем приближенную формулу: ДН « 3,5. Д\Л Здесь AV — прирост скорости в м/сек, а АН — увеличение высоты орбиты в противоположной точке траектории в километрах.)

система торможения и приземления

Задание выполнено. Можно возвращаться на Землю. Как это сделать? Если бы наша планета не имела атмосферы, то для посадки корабля надо было бы всю его скорость — около 7800 м/сек — погасить силой тяги ракетных двигателей. Потребовалась бы мощная многоступенчатая ракета, примерно такая же, как ракета-носитель, выводящая корабль на орбиту. Но у Земли есть воздушная оболочка, и для возвращения корабля достаточно относительно небольшой тормозной установки.

Допустим, что космический корабль движется по эллиптической орбите, близкой к той, по которой летел «Восход». Для простоты расчетов возьмем орбиту с высотой в апогее 400 км и в перигее 170 км (соответственно скорости в апогее и перигее будут 7608 м/сек и 7876 м/сек). Как изменить скорость корабля, летящего по этой орбите, чтобы он ени-аился, например, до высоты 100 км? Прежде всего надо

знать, на какой высоте космонавты решат начать спуск. Возьмем два крайних случая. В апогее тормозные двигатели должны уменьшить скорость всего на 20 м/сек. А в перигее— на 88 м/сек. Получается интересный результат. Оказывается, космическому кораблю, летящему по эллиптической орбите, выгоднее начать спуск не тогда, когда он находится ближе всего к поверхности Земли, а, наоборот, в момент наибольшего удаления от нее. Правда, в этом случае корабль подойдет к заданной высоте с несколько большей скоростью (в нашем примере — на 66 м/сек). Но в плотных слоях атмосферы скорость погасится сопротивлением воздуха, а не ценою расхода топлива.

На космическом корабле «Восход» для полной гарантии перехода с орбиты спутника Земли на траекторию спуска были установлены две тормозные ракетные двигательные установки — основная и резервная. Парашютная система

Рис. 3. Сколько потребуется топлива для того, чтобы увеличить или уменьшить скоросгь космического корабля, например, на 100 м/сек? На это отвечает знаменитая формула Циолковского: примерно на 4% от полного веса корабля. Это еще немного. Но для прироста скорости на 1 км! сек нужно уже 20— 30%. Необходимое количество топлива зависит еще и от скорости истечения газа (от 2000 до 4000 м/сек). Чт — доля топлива в общей массе тормозной установки.

ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ

so

ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ

«Восхода» сработала на высоте 5 км при скорости около 220 м/сек. Но скорость парашютирования была все-таки еще велика.

Для мягкой посадки на корабле «Восход» применили систему, состоящую из парашюта и посадочного двигателя. Этот двигатель был включен в непосредственной близости от поверхности Земли. Он погасил скорость, с которой происходил спуск на парашюте, и довел ее до ничтожно малой величины в момент посадки.

Таким образом, ни один шаг космического корабля не обходился без работы ракетных двигателей. Одни, установленные на ступенях ракеты, выводили корабль в космос. С помощью других космонавты управляли своим кораблем. Третьи использовались для торможения на высоте. Четвертые работали в момент посадки.

НОВАЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

(См. 1—4-ю стр. обложки)

Ц а 1—4-й страницах обложки (внизу) раскрыта ^и ■ принципиальная схема автомобильных автоматических коробок передач, которые выпускаются сейчас некоторыми европейскими фирмами. Автоматические коробки сложнее обычных, но все же постепенно внедряются: они высвобождают от работы левую ногу и правую руку водителя (педаль сцепления и рычаг скоростей). Это позволяет шоферу не отвлекаться, внимательней следить аа дорогой, обеспечивает безопасность. Слева направо — шесть схем, показывающих, как действует коробка на 1, 2, 3, 4-й скоростях переднего хода при включении заднего хода и на «нейтральном» положении. Части, вращающиеся с полным числом оборотов двигателя, окрашены на схеме в оранжевый цвет; части следующей (пониженной) ступени — в желтый. Детали еще одного «понижения» — а голубой; неподвижные части — в черный.

Мы будем рады, если читатели внимательно изучат схемы и представят себе работу автоматического механизма.

23