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
Гигантских вирусов заподозрили в наличии энергетического метаболизма Гигантских вирусов заподозрили в наличии энергетического метаболизма

У пандоравирусов нашли мембранный градиент и ферменты цикла Кребса

N+1
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
От нуля к единице От нуля к единице

Как создать стартап, который изменит будущее

kiozk originals
Последний из динозавров Последний из динозавров

Суперкары Lamborghini Huracan Evo должны жить на идеальных гоночных трассах

Популярная механика
Как изменились звезды культовой трилогии Как изменились звезды культовой трилогии

После завершения трилогии "Назад в будущее" о главных актерах известно мало

Cosmopolitan
Нечеловеческий секс Нечеловеческий секс

Почему мы все еще занимаемся сексом по старинке – с живыми людьми?

Популярная механика
Главные современные хоррор-режиссеры Главные современные хоррор-режиссеры

Кого мы должны благодарить за мурашки по коже и страх темноты и клоунов

GQ
Очень тяжелые носители Очень тяжелые носители

Прототипы будущей сверхтяжелой ракеты Starship продолжают испытания

Популярная механика
Их объединила трагедия: трогательная история любви Павла Воли и Ляйсан Утяшевой Их объединила трагедия: трогательная история любви Павла Воли и Ляйсан Утяшевой

Вспоминаем, как развивались отношения Павла Воли и Ляйсан Утяшевой

Cosmopolitan
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
...и с немцами дружил! Еврей, который весь СС одурачил ...и с немцами дружил! Еврей, который весь СС одурачил

Соломон Перель испытал все трудности переходного возраста и даже больше

Maxim
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

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

У великих мастеров и пасхалки великие!

Maxim
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
У бобовых нашли рецептор травоядной тревоги У бобовых нашли рецептор травоядной тревоги

Генетики обнаружили в коровьем горохе ген, распознающий нападение травоядных

N+1
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
Новый год по-домашнему Новый год по-домашнему

Пришло время вспомнить, что новый год – это домашний праздник

Здоровье
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Спасаемся от хандры: оттенки осени в элементах декора Спасаемся от хандры: оттенки осени в элементах декора

Дизайнерские решения, которые помогут справиться с осенней грустью

Psychologies
Огнем и волной Огнем и волной

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

Популярная механика
Как защитить свои личные фото и видео от слива, даже если ты не знаменитость Как защитить свои личные фото и видео от слива, даже если ты не знаменитость

Как не позволить злоумышленникам взломать твой смартфон

Maxim
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Расширить границы возможностей Расширить границы возможностей

Многие артисты пробуют свои силы в разных форматах и осваивают новые площадки

OK!
Робот-буровик и атомный катамаран Робот-буровик и атомный катамаран

Как уникальный опыт России поможет продвинуться в изучении Арктики

Популярная механика
Дорога к себе Дорога к себе

Почему нас – почти всех – так тянет путешествовать?

Psychologies
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
Жить дольше, болеть — меньше: российский стартап Otri с инвестициями «Азбуки Вкуса» хочет изменить подход к здоровью Жить дольше, болеть — меньше: российский стартап Otri с инвестициями «Азбуки Вкуса» хочет изменить подход к здоровью

Интервью с главой Otri Иваном Дегтярем о проблемах современной медицины

VC.RU
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
Вопрос психологу: что такое синдром самозванца? Вопрос психологу: что такое синдром самозванца?

Синдром самозванца — это не медицинский диагноз, но он может испортить жизнь

Esquire
Открыть в приложении