Главная > Разное > Механика космического полета в элементарном изложении
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 6. Экспедиции с траекториями возвращения, несимметричными траекториям прибытия

Экспедиция на Марс с минимальными энергетическими затратами продолжается примерно 1000 ?ут (972 сут при рассмотрении упрощенной модели орбит Земли и Марса). Сокращения продолжительности экспедиции можно достичь, если отказаться от того, чтобы траектории полета туда и обратно были симметричными. При этом удается сильно сократить время ожидания, но суммарная

характеристическая скорость возрастает (на 3-4 км/с при высадке на поверхность), так как приходится направлять корабль по траекториям, которые не касаются планетных орбит, а пересекают их.

На рис. 167 показана траектория, соответствующая -суточной экспедиции к Марсу, начинающейся 28 декабря 1981 г., с временем ожидания 20 сут [4.111]. Траектория полета Земля — Марс близка к гомановской. Траектория Марс — Земля имеет перигелий внутри орбиты Венеры, а афелий — вне орбиты Марса.

Рис. 167 456-суточная экспедиция Земля — Марс — Земля: 1 — старт 28 декабря 1981 г., 2 — посадка на Марс 4 августа 1982 г., 3 — старт с Марса 24 августа 1982 г., 4 — возвращение 29 марта 1983 г. [

Рис. 168. 642-с.уточная экспедиция Земля — Марс — Венера (облет) — Земля: 1 - старт 10 ноября 1981 г., 2 — прибытие к Марсу 5 августа 1982 г., 3 — отправление от Марса 24 октября 1982 г., 4 — пролет Венеры 27 февраля 1983 г. на 1 асстоянии от поверхности, вход в атмосферу 15 августа 1983 г. со скоростью [4 115]

Сокращение продолжительности экспедиции получается из-за того, что корабль имеет большую, чем Земля, угловую скорость в перигелии, что позволяет ему быстро догнать Землю. Экспедиции такого рода, имеющие продолжительность порядка 400—500 сут и время ожидания около 20 сут, требую скорости отлета с Марса порядка и обладают одним существенным недостатком: вход в атмосферу Земли при возвращении происходит со скоростью, которая в разные сезоны колеблется от 14 до 21 км/с [4.102].

Эту скорость, однако, можно уменьшить до если на обратном пути при первом пересечении орбиты Венеры воспользоваться попутным «гравитационным ударом» со стороны Венеры. Показано, что это возможно в любой период, благоприятствующий экспедиции [4.102]. Схема подобной -суточной экспедиции приведена на рис. 168 [4.115].

Можно поступить и иначе: заменить траектории прибытия и возвращения их зеркальными отражениями, совершив облет Венеры

на пути к Марсу [4.106]. Схема такой экспедиции была показана на рис. 145 в § 3 гл. 17 [4.471.

Увеличение суммарной характеристической скорости при сокращенных длительностях полетов (по сравнению с «дважды гомановской» схемой) делает в случае использования ЖРД в марсианском корабле обязательным монтаж корабля на околоземной орбите, даже если речь идет только о выходе на орбиту спутника Марса (конечно, при реактивном торможении). Для 425-суточной экспедиции с пребыванием в окрестности Марса в течение 20 сут и при условии, что используется фторо-водородное топливо, начальная масса корабля на околоземной орбите равна примерно 1000 т в неблагоприятный период (1980 г.) и 670 т в благоприятный период (1986 г.), что требует запусков четырех— шести модифицированных ракет «Сатурн-5» [4.102].

При экспедиции на орбиту вокруг Меркурия полезно воспользоваться попутным облетом Венеры (см. § 3 гл. 18). Попутный облет Венеры при возвращении на Землю позволяет уменьшить менее чем на 10% импульс схода сорбиты спутника Меркурия, несколько уменьшает скорость входа в атмосферу Земли, но увеличивает продолжительность экспедиции на 50—80% [4.116].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление