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

Глава 2. СВОБОДНЫЙ ПОЛЕТ В ПОЛЯХ ТЯГОТЕНИЯ

§ 1. Силы, действующие на космический аппарат в полете

В предыдущей главе мы познакомились с используемыми в космонавтике двигательными системами. Теперь мы знаем, каким путем создается большая или малая тяга, приводящая космический аппарат в движение. Но, кроме силы тяги, на космический аппарат действуют еще и другие, природные, силы. Если мы хотим знать, как будет двигаться в мировом пространстве космический аппарат, или, что еще более важно, хотим определенным образом спроектировать космический полет, то должны учесть все действующие силы.

Важнейшей из природных сил, действующих на космический аппарат, является сила всемирного тяготения. Силы тяготения (или силы притяжения, или гравитационные силы, что одно и то же) между материальными телами (в частности, между небесными телами и космическим аппаратом) подчиняются открытому великим Ньютоном закону всемирного тяготения. Этот закон гласит: всякие две материальные точки притягиваются друг к другу с силами, прямо пропорциональными массам точек и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними, в математической форме,

Здесь величина обеих сил притяжения, массы притягивающихся материальных точек, расстояние между ними, коэффициент пропорциональности, называемый постоянной тяготения (гравитационной постоянной). Если измерять массу в килограммах силу — в ньютонах а расстояние — в метрах то, как показывают точные измерения, постоянная тяготения равна

Заметим, что в отличие от инертной массы, фигурирующей во втором законе Ньютона, здесь речь идет о тяготеющей (гравитационной) массе. Весь человеческий опыт (наука, техника, повседневная жизнь) подтверждает эквивалентность, пропорциональность этих двух видов масс. При соответствующем подборе

гравитационной постоянной (как это выше и сделано) их можно считать попросту равными.

На различных этапах космического полета различное значение может иметь воздействие среды, в которой происходит движение. Очень важную роль играет атмосфера, особенно когда движение происходит в ее нижних, плотных слоях. Силы, действующие со стороны атмосферы на космический аппарат, называются аэродинамическими. В верхней, разреженной части атмосферы аэродинамические силы также должны приниматься во внимание, если исследуется длительное движение спутников. Однако чрезвычайно разреженная среда, заполняющая межпланетное пространство (в одном кубическом сантиметре там содержится всего лишь несколько сот атомов), практически не оказывает никакого влияния на движение космических объектов и ни в каких расчетах не учитывается.

В межпланетном пространстве важную роль может играть давление солнечного излучения, которое совершенно незаметно в повседневной жизни. Если масса космического аппарата невелика, а поверхность, на которую давят солнечные лучи, значительна, то действием этого фактора в течение длительного промежутка времени пренебрегать нельзя. Но в большинстве случаев можно пренебречь и солнечным давлением.

Остается, пожалуй, еще возможность столкновения в космосе с метеоритом. Но удары мелких метеоритов на траектории космического аппарата не сказываются (они, правда, могут изменить его ориентацию в пространстве), а встреча с крупным метеоритом маловероятна; к тому же она должна привести к катастрофическим последствиям, делающим бессмысленным изучение дальнейшего движения объекта. Впрочем, удары крупных метеоритов непредсказуемы, а значит, их и невозможно учесть.

Наконец, на космический аппарат в мировом пространстве действуют электрические и магнитные силы, но они в основном оказывают влияние не на движение аппарата по траектории, а на его вращение вокруг собственного центра масс (центра тяжести).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление