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

Успеть за 15 секунд Успеть за 15 секунд

Людям надоело притворяться – в TikTok они остаются собой

Популярная механика
Дождь не помеха: 6 веселых игр для детей осенью Дождь не помеха: 6 веселых игр для детей осенью

Осадки — не повод прекращать веселиться, и наши дети знают это лучше всех

Seasons of life
Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
Отрывок из книги Сильвии Морено-Гарсия «Мексиканская готика» Отрывок из книги Сильвии Морено-Гарсия «Мексиканская готика»

Секреты и ужасы, которые долгое время скрывали обитатели Дома-на-Горе

СНОБ
«Глаза» для беспилотников «Глаза» для беспилотников

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

Популярная механика
В поисках множества балансов: история автомобилей XX века В поисках множества балансов: история автомобилей XX века

Начало XX века — прорыв в промышленном автомобилестроении

Популярная механика
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
Камуфляжные листья защитили рябчики от сбора на нужды китайской медицины Камуфляжные листья защитили рябчики от сбора на нужды китайской медицины

Интенсивный сбор людьми заставил растения приобрести серовато-бурые листья

N+1
Летящая на волне Летящая на волне

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

Популярная механика
«Пережив смерть дочери, я понял, что такое семья» «Пережив смерть дочери, я понял, что такое семья»

История из жизни отца и писателя Бориса Мирзы

Psychologies
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
4 способа стать популярным у женщин, ничего для этого не делая 4 способа стать популярным у женщин, ничего для этого не делая

Рассказываем, как стать востребованным у женщин, не делая для этого усилий

Maxim
Занимательная физика Занимательная физика

Мечта всех родителей – обучающие игрушки

Популярная механика
«Все делают это»: зачем мы снимаем интимные видео? «Все делают это»: зачем мы снимаем интимные видео?

Какие причины могут побуждать человека снимать себя?

Psychologies
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Курсы для беременных: как выбрать школу для будущих мам? Курсы для беременных: как выбрать школу для будущих мам?

Врачи-гинекологи рекомендуют будущим мамам посещать курсы для беременных

9 месяцев
Новый главный Новый главный

Самый большой, сложный и мощный космический телескоп в истории

Популярная механика
Лучшее антистрессовое занятие осени и зимы — кормить птиц. Вот как делать это правильно Лучшее антистрессовое занятие осени и зимы — кормить птиц. Вот как делать это правильно

Чтобы кормить птиц правильно, стоит учесть несколько простых, но важных советов

Esquire
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Из другой оперы Из другой оперы

Не все наставления старших родственников идут нам на пользу

Лиза
Олимпийский код Олимпийский код

Спортивное программирование – спорт высоких достижений

Популярная механика
Нефертити и Мария-Антуанетта: дизайнер показал, как они выглядели бы сейчас Нефертити и Мария-Антуанетта: дизайнер показал, как они выглядели бы сейчас

Тебе было интересно, как выглядели бы исторические личности, живи они сейчас?

Cosmopolitan
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
«Еда для радости. Записки диетолога» «Еда для радости. Записки диетолога»

Отрывок из книги, посвященной тому, как получать от еды и пользу, и удовольствие

N+1
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Начальные навыки пассивно-агрессивного общения в переписке Начальные навыки пассивно-агрессивного общения в переписке

Настало время использовать глубинные навыки в Интернет-общении

Maxim
Меняю автомат на беспилотник Меняю автомат на беспилотник

Первое боестолкновение, где решающую роль сыграли беспилотные дроны

Популярная механика
Древесину превратили в гибкий светящийся материал Древесину превратили в гибкий светящийся материал

Ученые превратили древесину в люминесцентный материал

N+1
Компьютерный мозг Компьютерный мозг

Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механика
Почему смеяться над властью снова становится страшно Почему смеяться над властью снова становится страшно

Каждый десятый россиянин, как выясняется, не решается шутить о политике в сети

СНОБ
Открыть в приложении