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

Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
Дети за новогодним столом Дети за новогодним столом

Как максимально безопасно для детей провести Новый год праздник за общим столом

Здоровье
Робот-буровик и атомный катамаран Робот-буровик и атомный катамаран

Как уникальный опыт России поможет продвинуться в изучении Арктики

Популярная механика
8 фактов про советский «Луноход», которые вызывают приступ гордости 8 фактов про советский «Луноход», которые вызывают приступ гордости

Советское значит отличное!

Maxim
Топливо больших скоростей Топливо больших скоростей

Прогресс привнес новейшие технологии в систему обеспечения лайнеров топливом

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
Солнце над столицей Солнце над столицей

73-метровое колесо обозрения, возведенное к 850-летию Москвы, долго не простояло

Популярная механика
Педикюр во время беременности Педикюр во время беременности

Как сделать педикюр в домашних условиях

9 месяцев
Чистое дыхание авиации Чистое дыхание авиации

Первые регулярные рейсы электросамолеты могут совершить в ближайшие годы

Популярная механика
Будь, как Бонд: разбираем луки агента 007 и запоминаем идеи звездных киностилистов Будь, как Бонд: разбираем луки агента 007 и запоминаем идеи звездных киностилистов

Эксперты нашли сразу 10 идеальных вещей Джеймса Бонда

Playboy
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
История одного посещения История одного посещения

Мария Степанова о неизвестной встрече на высшем уровне

Weekend
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
Где снимали сериал «Убивая Еву» Где снимали сериал «Убивая Еву»

Герои британского триллера побывали в самых разных уголках Европы

GQ
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
Две тонны тротила: все о пользе взрывов Две тонны тротила: все о пользе взрывов

Для взрывников две тонны тротилла – это «пшик»

Популярная механика
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
7 самых-самых снимков Земли из космоса 7 самых-самых снимков Земли из космоса

Делать селфи у землян в ДНК

Maxim
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Фильм «Еще по одной» – страшно увлекательная ода алкоголизму с Мадсом Миккельсеном Фильм «Еще по одной» – страшно увлекательная ода алкоголизму с Мадсом Миккельсеном

Мрачноватый юмор и фирменный датский пессимизм в фильме «Еще по одной»

GQ
Огнем и волной Огнем и волной

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

Популярная механика
Мозг присоединили к компьютеру через вену Мозг присоединили к компьютеру через вену

Ученые успешно протестировали новый нейрокомпьютерный интерфейс

N+1
Техпарад Техпарад

Новости мира науки и техники

Популярная механика
Почему больше не производят смартфоны со съемными батареями Почему больше не производят смартфоны со съемными батареями

Почему съемные аккумуляторы остались в прошлом?

Популярная механика
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
Три сыночка и лапочка-дочка: как складывается личная жизнь Саши Зверевой Три сыночка и лапочка-дочка: как складывается личная жизнь Саши Зверевой

10 фактов о Саше Зверевой

Cosmopolitan
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
«У меня есть внутренний страх привязаться к деньгам»: правила потребления сооснователя Grow Food Даниэля Гальпера «У меня есть внутренний страх привязаться к деньгам»: правила потребления сооснователя Grow Food Даниэля Гальпера

Сооснователь и CEO Grow Food Даниэль Гальпер: как он не копит деньги как хомяк

Forbes
Русские гонки Русские гонки

Первый Кубок России по авиагонкам прошел 19 сентября в Орешково

Популярная механика
Путешествие в Рождество Путешествие в Рождество

Подмосковный дом, которому позавидовал бы и сам Дед Мороз

AD
Открыть в приложении