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

Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Почему насилия в жизни становится меньше, а на экране — больше, и почему миллениалы нравственнее бебибумеров Почему насилия в жизни становится меньше, а на экране — больше, и почему миллениалы нравственнее бебибумеров

Отрывок из книги Стивена Пинкера «Лучшее в нас»

Inc.
В поисках ядерного буксира В поисках ядерного буксира

Почему ядерные корабли до сих пор не появились?

Популярная механика
Кто живет у нас внутри: что такое женская микрофлора и как о ней заботиться Кто живет у нас внутри: что такое женская микрофлора и как о ней заботиться

Наше влагалище, как и кишечник, является домом для миллиардов бактерий

Cosmopolitan
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
«Дружелюбная мышь» оказалась древнейшим социальным млекопитающим «Дружелюбная мышь» оказалась древнейшим социальным млекопитающим

Вид Filikomys primaevus вел социальный образ жизни еще во времена динозавров

N+1
Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
Верблюжий полк, голуби-камикадзе и еще 5 экспериментов военных США Верблюжий полк, голуби-камикадзе и еще 5 экспериментов военных США

Если вы думаете, что у военных туговато с фантазией, то вы сильно заблуждаетесь

Популярная механика
Занимательная физика Занимательная физика

Мечта всех родителей – обучающие игрушки

Популярная механика
Модель, ведьма, королева: кто такая Аня Тейлор-Джой Модель, ведьма, королева: кто такая Аня Тейлор-Джой

Рассказываем об актрисе, которая заполняет кинопрокат, стриминги и умы зрителей

РБК
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Путешествие в Рождество Путешествие в Рождество

Подмосковный дом, которому позавидовал бы и сам Дед Мороз

AD
Летящая на волне Летящая на волне

История о том, как летал один из самых необычных сверхзвуковых самолетов

Популярная механика
7 книг для поддержания эмоциональной стабильности 7 книг для поддержания эмоциональной стабильности

Книги, которые помогут пережить испытания и продолжить идти вперед

РБК
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Мята, фисташка и немного Tiffany Мята, фисташка и немного Tiffany

Современная интерпретация модного сегодня стиля 60‑х годов

SALON-Interior
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Игорь Измайлов Игорь Измайлов

Ученый-астроном сделал открытие, которое может изменить саму науку о звездах

Собака.ru
5 невероятных проектов для борьбы с потеплением 5 невероятных проектов для борьбы с потеплением

Как люди собираются противостоять глобальному потеплению

Популярная механика
Что делать, если забыл пароль от роутера? Что делать, если забыл пароль от роутера?

Как быть, если вы забыли пароль от собственной домашней сети Wi-Fi?

CHIP
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Тацуо Такахаши. Я влюбился в борщ! Тацуо Такахаши. Я влюбился в борщ!

Тацуо Такахаши – о том, какими будут автомобили в недалёком будущем

4x4 Club
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Союз спасения Союз спасения

Молодые герои и героини филантропии и социального бизнеса — о своих проектах

Vogue
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
«Я здесь, нищий и застрявший в этой дыре»: почему люди, которые позже расцветают, чаще добиваются успеха «Я здесь, нищий и застрявший в этой дыре»: почему люди, которые позже расцветают, чаще добиваются успеха

Когда и кому возраст играет на руку

Forbes
Огнем и волной Огнем и волной

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

Популярная механика
Что это, доктор? Что это, доктор?

Как ищут новые органы в теле человека — и что находят вместо них

N+1
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Жить здорово: какой недвижимостью владеет Елена Малышева Жить здорово: какой недвижимостью владеет Елена Малышева

10 фактов из личной жизни и творческой биографии Елены Васильевны Малышевой

Cosmopolitan
Открыть в приложении