Техника - молодёжи 1966-10, страница 11

Оапуск искусственных спутников Зем-^ ли стал уже обыденным явлением. За последние девять лет человечество привыкло к тому, что чуть ли не ежедневно появляются искусственные небесные тела, призванные проводить те или иные научные наблюдения. Выходят сотни статей и книг на эту тему.

Мне кажется, недостаточно объяснено при атом такое сложное физическое понятие, как эволюция орбит небесных тел. Многие считают его общеизвестным, понимают весьма упрощенно. А ведь дело не только в том, что спутники Земли, тормозясь об атмосферу, в конце концов кончают свои дни, падая на поверхность планеты.

Проблема самопроизвольного изменения орбит небесных тел весьма сложна, а ее практические применения громадны. Вот почему мне хочется подробнее рассказать об этом.

Решая в свое время задачи небесной механики, астрономы с радостью убедились, что любые два тела произвольной массы, расстояние между которыми много больше их размеров, взаимодействуют как две материальные точки по известному закону всемирного тяготения. Именно это обстоятельство позволило Кеплеру уже в начале XVII века описать основные характеристики движения планет вокруг Солнца даже без знания сил гравитационного взаимодействия и других законов Ньютона.

Правда, идеальные условия, которые требуются для полного решения задачи о двух материальных точках, никогда в природе не соблюдаются. Тела не обладают сферически симметричным распределением плотности. Во вселенной не существует строго изолированных двух тел. Ведь поля тяготения всех других небесных тел действуют на них тоже. Траекторию изменяют не только силы тяготения, но и сопротивление среды, световое давление, электромагнитные силы. Более того, теория относительности показывает, что даже в идеале взаимное движение тел будет несколько другим, чем в математизированной модели. В большинстве случаев заметное отличие от движения по неизмевному пллипсу накапливается лишь за достаточно большой интервал времени. Прсгисходит медленная эволюция элементов орбиты, весьма занимающая астрономов и математиков, так как с решением этих задач связаны самые фундаментальные проблемы происхождения солнечной системы и устойчивости орбит небесных тел. Ну, скажем, не упадет ли Земля на Солнце в результате возмущения ее орбиты, например, Юпитером и т. п.

Исследование эволюции орбит позволило астрономам определить массы небесных тел и даже угадать существование новых планет — Нептуна, Плутона, которые оптическими средствами были найдены позже.

НОВЫЕ

ВОЗМОЖНОСТИ

Л появлением искусственных спутников " изучение эволюции орбит приобрело новое значение. Для спутников Земли очень важно исследовать закономерности изменения орбиты под влиянием атмосферы Земли (в классической небесной

жизнь и судьба спутников

м. лидов,

доктор физико-математических наук

механике такой проблемы не существует) и нецентральности земного гравитационного поля. Ведь при техническом проектировании космического аппарата надо быть уверенным, что в течение заданного срока спутник будет находиться на орбите, а не упадет на Землю. Или что орбита не уйдет в результате эволюции из области пространства, представляющей интерес для исследования.

Основной успех в изучении эволюции орбит связан с качественным анализом и разработкой специальных аналитических приемов. Эти остроумные методы позволяют не только получить конечный результат эволюции за большой интервал времени, но и качественно исследовать основные закономерности эволюции сра-

_ Стихотворение номера

К огда-нибудь далекие потомки меня изучат вдоль и поперек: по полочкам разложат биотоки, которых я при жизни не берег.

И (словно бы прочтя в священных

Ведах!),

в работе сердца вызубрив азы, расскажет им о радостях и бедах кардиограмм изломанный язык.

Стихи мои утонут в мире формул, расчетов, схем, частот и амплитуд, и чувства — те, что подступали

к горлу! —

сквозь электронный мозг передадут...

Какой прогресс! Какое разложенье ума и чувств! — умру, но оживу запрограммированным вдохновеньем в уроде-роботе, как наяву!

Но нет! И ты, грядущее, не в силах мою живую ткань перемолоть. Вся кровь моя, бунтующая в жилах, прорвет кибернетическую плоть!

Предсмертный крик, позор и славу

века,

и чаянья, и призрачный покой я донесу потомку человека последней, недописанной строкой.

Останусь жить, таинственный,

и гордый, и недоступный гению программ, восьмою нотой, прелестью Джоконды, как подобает людям и богам.

Славко СЛОВЕНОВ, электромеханик

Ленинград

зу для целого класса орбит. Кроме того, появились новые методы определения различных физических параметров, таких, как, например, распределение плотности в верхней атмосфере на высотах 180 км и выше, и появилась возможность уточнить гравитационное поле Земли.

Чтобы обнаружить эффект светового давления, выдающемуся русскому физику П. Н. Лебедеву пришлось поставить в 1899 году очень тонкий эксперимент. Сейчас этот эффект можно заметить почти «невооруженным глазом». Под давлением солнечного света высоты перигей и апогей орбиты американского спутника «Эхо» изменяются за год примерно на 500 км. Конечно, это нетипично для всех искусственных спутников. Спутник «Эхо», мощная сфера диаметром в 30 м, был специально создан для изучения светового давления.

ДОЛГО ЛИ БУДЕТ

СУЩЕСТВОВАТЬ

«ЛУНА-Ю»?

Одно из наиболее интересных искусственных небесных тел, несомненно, наша «Луна-10» — первый спутник Луны. Изменение орбиты этого посланца Земли очень интересует ученых.

В первом приближении дело снова сводится к задаче двух тел — Луны со сферически симметричным распределением плотности и спутника. Если отвлечься от других влияний, спутник должен бы обращаться вокруг Луны по эллипсу, неизменному в системе координат, исходящей из центра масс Луны. Влиянием бесконечно малой атмосферы Луны (30 частиц в одном кубическом сантиметре вместо 10 000 000 000 частиц в том же объеме на высоте 200 км в атмосфере Земли) и давлением солнечного света можно пренебречь.

Главные возмущающие факторы — притяжение Земли и отличие гравитационного поля Луны от сферически симметричного. Характер воздействия солнечного тяготения на эволюцию орбиты спутнМка Луны схож с влиянием Земли, однако по величине примерно в 180 раз меньше.

Как учесть теперь влияние и нашей собственной планеты? Мы должны будем решать более сложную задачу трех тел.

Если бы плоскость орбиты спутника была близка к плоскости лунной орбиты, то, по-видимому, он существовал бы «вечно». Для большинства подобных орбит эволюция высоты перицентра и апоцентра сводится лишь к небольшим колебаниям.

Иначе протекает эволюция орбит, плоскость которых перпендикулярна плоскости орбиты возмущающего тела (в данном случае Земля). В этом случае любая орбита стремится вытянуться и как бы превратиться в палочку. В конце концов высота перицентра (наивысшая точка орбиты, считая от центра Луны) окажется меньше размеров притягивающего тела (Луны), и спутник «врежется» в его поверхность.

Нечто подобное должно произойти с «Луной-10».

Если пренебречь небольшими колебаниями элементов орбиты в течение лун

7