Траектория движения космических аппаратов строится с учетом разных соображений

Популярная механикаHi-Tech

К баллистическому будущему

Траектория движения современных космических аппаратов строится с учетом самых разных соображений, в число которых входит и комфортабельность полета. По мере увеличения количества людей на борту этот фактор становится для конструкторов не менее важным, чем энергетические и экономические параметры кораблей.

Текст: Николай Цыгикало

20 декабря 2019 года состоялся запуск американского космического корабля CST-100 Starliner (Сrew Space Transportation) разработки Boeing. Первый полет вышел нештатным, но не аварийным. Спустя двое суток аппарат успешно приземлился на полигоне Уайт-Сэндс. Ничего особенного, пуск как пуск.

По методу шаттла

Однако в баллистике этого и дальнейших запусков «Старлайнера» есть особенность. Ракета выводит его не на космическую орбиту, а на суборбитальную траекторию. Формирует такую траекторию вторая ступень – кислородно-водородный дедушка «Центавр», реальный космический паровоз, движимый силой водяного пара. Целевая орбита, на которую он доставляет Starliner, при космическом апогее высотой 188 км получает перигей высотой 73 км. Это атмосфера. Если «Старлайнер» пройдет такой перигей, он упадет. Поэтому после отделения от «Центавра» на суборбитальной траектории корабль доразгоняется для выхода на орбиту 40-секундным включением собственных двигателей.

Эта схема баллистически повторяет выведение Space Shuttle, запускавшегося твердотопливными ускорителями и своими главными двигателями на суборбитальную кривую. Там шаттл сбрасывал топливный бак, летевший по этой траектории вплоть до входа в атмосферу, и переходил на космическую орбиту с помощью двигателей орбитального маневрирования.

Starliner копирует баллистику шаттла до момента включения своих двигателей через 30 минут после старта. А отработавший «Центавр» валится в океан по суборбитальной траектории, которую он сформировал себе и кораблю.

Зачем «Старлайнеру» эти фокусы с суборбитальной траекторией? Такие траектории бывают разных форм, но у всех единая баллистическая основа – эллипс орбитального обращения тела вокруг центра масс Земли. И по уравнению движения, и по своей сути. Эти эллипсы частично проходят под поверхностью планеты, пересекая ее в точках, которые при движении тела по такой орбите становятся точками входа (падения) и выхода (старта). Часть орбиты над поверхностью Земли называется суборбитальной траекторией. Тело на ней не должно делать полного реального витка.

В остальном суборбитальные траектории заметно различаются. Так, боеголовки межконтинентальных ракет большой дальности поднимаются на сотни километров за атмосферу, но, имея подземный перигей, входят в плотные слои с приличным углом наклона – 10–20 градусов к горизонту. На какую глубину опустится в Землю перигей и где именно, вопрос расчета таких траекторий.

Вторая ступень принимает от первой эллиптическое движение с перигеем глубоко в мантии планеты. Ее задача – вывести перигей на поверхность и дальше в космос, на нужную высоту. По запланированному уровню подъема легко оценить требуемую энергию, работу ступени, количество топлива, время полета на главной тяге и другие параметры. Вторая ступень «раздувает» вокруг Земли суборбитальную траекторию, полученную от первой, поднимая перигей из глубин. Высота, на которой следует прекратить подъем, определяется командой на выключение двигателя.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Грубые ошибки с длиной верхней одежды: исправь их, чтобы не выглядеть безвкусно Грубые ошибки с длиной верхней одежды: исправь их, чтобы не выглядеть безвкусно

Рассказываем обо всех нюансах, связанных с длиной верхней одежды

Cosmopolitan
Кубик Осипова Кубик Осипова

Самая ожидаемая и самая крутая головоломка десятилетия

Популярная механика
Вакцинация спасет амурских тигров от чумки Вакцинация спасет амурских тигров от чумки

Вакцинация собак, которая до сих пор считалась приоритетной, тиграм не поможет

N+1
Новое чувство астрофизики Новое чувство астрофизики

Миссия LISA станет самым большим научным инструментом в истории человечества

Популярная механика
Безопасный тренд: как промышленники используют интернет вещей Безопасный тренд: как промышленники используют интернет вещей

Цифровизация производства дает промышленным компаниям колоссальные эффекты

Forbes
Робот-буровик и атомный катамаран Робот-буровик и атомный катамаран

Как уникальный опыт России поможет продвинуться в изучении Арктики

Популярная механика
Новое исследование объяснило, почему потребители считают красивую еду более полезной Новое исследование объяснило, почему потребители считают красивую еду более полезной

Эстетически привлекательную пищу мы считаем более здоровой

Inc.
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Как сложились судьбы главных манекенщиц СССР: нищета, суицид и одиночество Как сложились судьбы главных манекенщиц СССР: нищета, суицид и одиночество

Как сложилась судьба первых моделей СССР — от Збарской до Мироновой

Cosmopolitan
«Глаза» для беспилотников «Глаза» для беспилотников

Автомобили с круглой нашлепкой на крыше сегодня на дорогах уже не редкость

Популярная механика
Матери площади Мая Матери площади Мая

Как матери исчезнувших оппозиционеров организовали акцию бессрочного протеста

Дилетант
Компьютерный мозг Компьютерный мозг

Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механика
Влюбленность Елизаветы, жестокость Филиппа: правда и вымысел в сериале «Корона» Влюбленность Елизаветы, жестокость Филиппа: правда и вымысел в сериале «Корона»

Рассказываем, что в сериале «Корона» правда, а что — домыслы создателей

Cosmopolitan
Черные грибы Чернобыля Черные грибы Чернобыля

Жизнь способна укротить даже смертоносную радиацию и использовать ее во благо

Популярная механика
Как написать книгу и раскрутить ее: полезное руководство начинающего писателя Как написать книгу и раскрутить ее: полезное руководство начинающего писателя

Писательство — дело благородное, но требующее больших усилий.

Playboy
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Праздничный марафон Праздничный марафон

Новогодние праздники – серьёзное испытание для организма

Здоровье
Огнем и волной Огнем и волной

3D-печать на сегодня – один из столпов мирового технического прогресса

Популярная механика
Рейтинг доверия Рейтинг доверия

Дмитрий Марков — о рисках и преимуществах биометрических систем

РБК
Меняю автомат на беспилотник Меняю автомат на беспилотник

Первое боестолкновение, где решающую роль сыграли беспилотные дроны

Популярная механика
Зачем смотреть «Метод 2» — отчаянно китчевый, но затягивающий сериал Зачем смотреть «Метод 2» — отчаянно китчевый, но затягивающий сериал

К чему привели бессовестные сюжетные ходы в сериале «Метод 2»

РБК
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
Артуро Перес-Реверте: Эль-Сид, или Рыцарь без короля. Отрывок из «средневекового вестерна» Артуро Перес-Реверте: Эль-Сид, или Рыцарь без короля. Отрывок из «средневекового вестерна»

Глава из книги Артуро Перес-Реверта «Эль-Сид, или Рыцарь без короля»

СНОБ
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
Как забота о пожилых родителях может обернуться диктатурой Как забота о пожилых родителях может обернуться диктатурой

В чем разница между заботой и «причинением добра»?

Psychologies
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
8 архетипов в отношениях 8 архетипов в отношениях

Каждый человек в отношениях проявляет характеристики определенного архетипа

Psychologies
Симулятор войны Симулятор войны

Современные дети не играют в войну, зато в нее играют их родители

Популярная механика
Не только балет и хоккей: Netflix рассказал о том, как Россия стала лучшей в танцах с собаками Не только балет и хоккей: Netflix рассказал о том, как Россия стала лучшей в танцах с собаками

Танцы с собаками – очень красивый вид состязаний

Forbes
Открыть в приложении