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

Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Интервью с кинокритиком Гордеем Петриком Интервью с кинокритиком Гордеем Петриком

Интервью с 17-летним кинокритиком Гордеем Петриком

СНОБ
Пространство новых материалов Пространство новых материалов

Как один ученый придумал альтернативу таблице Менделеева

Популярная механика
Бегущая по волне Бегущая по волне

Милла Йовович — о сильных героинях, дочке-актрисе и модных сокровищах в гараже

Vogue
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Элементарно Элементарно

Эта калифорнийская резиденция стала подлинным гимном естественности

SALON-Interior
Летящая на волне Летящая на волне

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

Популярная механика
Один раз увидеть Один раз увидеть

Что важно знать о лазерной коррекции зрения?

Лиза
Успеть за 15 секунд Успеть за 15 секунд

Людям надоело притворяться – в TikTok они остаются собой

Популярная механика
Не любовь, а саморазрушение: история отношений Мадонны и Шона Пенна Не любовь, а саморазрушение: история отношений Мадонны и Шона Пенна

Любовь Мадонны и Пенна как в старом итальянском кино: с битой посудой и криками

Cosmopolitan
Чем мы дышим Чем мы дышим

Как оцифровать весь воздух в городах

Популярная механика
Вопросы создателю. Вариатор. На что он способен и как избежать проблем? Вопросы создателю. Вариатор. На что он способен и как избежать проблем?

Как построить взаимоотношения с вариатором?

4x4 Club
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Бумажные полотенца и средство для мытья посуды помогли удалить токсичные химикаты с кожи Бумажные полотенца и средство для мытья посуды помогли удалить токсичные химикаты с кожи

Как эффективно удалить токсичные загрязнения с кожи

N+1
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

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

Популярная механика
Моя терапия: «Тревога и печаль стали выносимыми — и это уже было счастье» Моя терапия: «Тревога и печаль стали выносимыми — и это уже было счастье»

Что делать, когда не можешь спать и есть?

Psychologies
...Бегом под парусом ...Бегом под парусом

Кубок «Америки» – 2021 и гонка бегущих яхт

Популярная механика
Нейросеть напрямую определила пищевую ценность блюда по фотографии Нейросеть напрямую определила пищевую ценность блюда по фотографии

Новый алгоритм напрямую определяет содержание белков, жиров и углеводов в блюдах

N+1
Русские гонки Русские гонки

Первый Кубок России по авиагонкам прошел 19 сентября в Орешково

Популярная механика
Флирт с другими за спиной партнера — это измена? Флирт с другими за спиной партнера — это измена?

Где начинается эмоциональная неверность и как она влияет на наш союз?

Psychologies
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Гибель сына и внука, шесть неудачных браков: печальная судьба Натальи Кустинской Гибель сына и внука, шесть неудачных браков: печальная судьба Натальи Кустинской

Трагическая история советской актрисы Натальи Кустинской

Cosmopolitan
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
Девичьи грезы Девичьи грезы

Хозяйка этой квартиры мечтала воссоздать обстановку своего детства

AD
Новый главный Новый главный

Самый большой, сложный и мощный космический телескоп в истории

Популярная механика
Других писателей у меня для вас нет Других писателей у меня для вас нет

Знакомьтесь: Омид Скоби, биограф Меган Маркл и принца Гарри

Tatler
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
«Большая маленькая ложь»: выдающаяся история о проблемах среднего класса и женской доле «Большая маленькая ложь»: выдающаяся история о проблемах среднего класса и женской доле

И выдающаяся актерская игра Риз Уизерспун и Николь Кидман

Esquire
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
7 продуктов, из-за которых твоя кожа выглядит хуже: не ешь это! 7 продуктов, из-за которых твоя кожа выглядит хуже: не ешь это!

Эти продукты лучше вообще никому не есть

Cosmopolitan
Открыть в приложении