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

На понятном языке На понятном языке

Как появился Kotlin, и правда ли, что он идеален для программирования

Популярная механика
Правила жизни Эльдара Рязанова Правила жизни Эльдара Рязанова

Главные высказывания Эльдара Рязанова о жизни и кино

Esquire
Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
Обзор беспроводных наушников Philips TAPH805BK: музыка без лишнего шума Обзор беспроводных наушников Philips TAPH805BK: музыка без лишнего шума

Тестируем полноразмерные Bluetooth-наушники от Philips

CHIP
Новая «Арктика» Новая «Арктика»

Атомоходы ЛК-60Я заменят ледоколы прошлых поколений

Популярная механика
Охота на должников. Несколько историй от ГИБДД о злостных нарушителях Охота на должников. Несколько историй от ГИБДД о злостных нарушителях

ГИБДД отрыла охоту на злостных неплательщиков штрафов

РБК
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Диана Арбенина — о современной зарубежной литературе, нелюбви к запятым и о том, что общего между писательством и написанием музыки Диана Арбенина — о современной зарубежной литературе, нелюбви к запятым и о том, что общего между писательством и написанием музыки

Интервью с Дианой Арбениной

Esquire
Побег с аэродрома Побег с аэродрома

Циклолеты – «летающие комбайны» – становятся экономичнее квадрокоптеров

Популярная механика
Дружба с ведущими кутюрье и французские фасоны в СССР: что Майя Плисецкая сделала для моды Дружба с ведущими кутюрье и французские фасоны в СССР: что Майя Плисецкая сделала для моды

Рассказываем, что связывает Майю Плисецкую с мировой модой

Esquire
Цифровое бессмертие Цифровое бессмертие

Sensorium Galaxy – VR-платформа, которая способна преобразить нашу жизнь

Популярная механика
Это табу! Это табу!

7 принципов, которыми нельзя жертвовать ради мужчины

Лиза
«Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку «Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку

Российская армия приняла на вооружение артиллерийского монстра

Популярная механика
«Мне важно транслировать, что я адекватный артист»: Светлана Ходченкова — о фильме «На острие» и работе в Голливуде «Мне важно транслировать, что я адекватный артист»: Светлана Ходченкова — о фильме «На острие» и работе в Голливуде

Светлану Ходченкову назвали самой успешной актрисой десятилетия в России

Forbes
Миры миров Миры миров

Как стать президентом в мультивселенной

Популярная механика
Каждый из нас немного «Псих». Константин Богомолов в первом сериале Федора Бондарчука Каждый из нас немного «Псих». Константин Богомолов в первом сериале Федора Бондарчука

Как сериал «Псих» препарирует россиян поколения X

Forbes
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

«Вертолет» не самый подходящий термин для описания этих воздушных монстров

Популярная механика
Иван Митин строит в Грузии королевство для идеалистов за их же деньги. Хватит ли ему единомышленников для успеха? Иван Митин строит в Грузии королевство для идеалистов за их же деньги. Хватит ли ему единомышленников для успеха?

Почему для успешного бизнеса одного сообщества идеалистов недостаточно

Inc.
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Что делает город городом? Фрагмент новой книги директора лондонского Музея дизайна и историка архитектуры Деяна Суджича Что делает город городом? Фрагмент новой книги директора лондонского Музея дизайна и историка архитектуры Деяна Суджича

В книге «Язык городов» Деян Суджич обращается к фундаментальному понятию города

Esquire
Компьютерный мозг Компьютерный мозг

Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механика
Чужие среди чужих. Истории жителей карабахских деревень, которые отошли Азербайджану Чужие среди чужих. Истории жителей карабахских деревень, которые отошли Азербайджану

Истории людей, чьи дома за одну ночь оказались в другой стране

СНОБ
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
8 секретов, спрятанных в известных картинах 8 секретов, спрятанных в известных картинах

У великих мастеров и пасхалки великие!

Maxim
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
10 необычайных фактов про отца-супергероя Стэна Ли 10 необычайных фактов про отца-супергероя Стэна Ли

10 фактов о великом авторе комиксов Стэне Ли

Maxim
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
Сто лет островной жизни уменьшили размеры африканских жаб Сто лет островной жизни уменьшили размеры африканских жаб

Африканские жабы Sclerophrys gutturalis заметно уменьшились в размерах

N+1
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Как почистить свой ноутбук, не сломав его Как почистить свой ноутбук, не сломав его

Всегда можно сэкономить на покупке нового компьютера, умело протерев старый

Maxim
Открыть в приложении