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

Миры миров Миры миров

Как стать президентом в мультивселенной

Популярная механика
Мода мужского рода Мода мужского рода

Зинаида Пронченко о монстрах, которые прячутся в шкафах российских мужчин

GQ
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Музыкант 2020 года: Моргенштерн Музыкант 2020 года: Моргенштерн

Моргенштерн — автор самых популярных и самых неразборчивых треков в 2020 году

GQ
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Правила доверительных отношений Правила доверительных отношений

Главный принцип воспитания — не врать ни себе, ни ребенку

СНОБ
Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
Осознанное питание: как есть всё, что хочешь, и не толстеть Осознанное питание: как есть всё, что хочешь, и не толстеть

Рассказываем, как научиться слушать свое тело и есть всё, что захочется

Cosmopolitan
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

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
Криптобудущее Криптобудущее

Жизненный цикл цивилизаций и наступающая эпоха свободы

Популярная механика
7 удивительных фактов о Зигмунде Фрейде, которые вы могли не знать 7 удивительных фактов о Зигмунде Фрейде, которые вы могли не знать

Старина Сигизмунд Шломо Фрейд и малоизвестные факты о его жизни и смерти

Популярная механика
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Как Елена Крыгина уехала из Сургута учиться PR и построила бьюти-империю. Главное из подкаста Forbes «Кассовый разрыв» Как Елена Крыгина уехала из Сургута учиться PR и построила бьюти-империю. Главное из подкаста Forbes «Кассовый разрыв»

Елены Крыгина о том, как превратила детское увлечение в бизнес

Forbes
Побег с аэродрома Побег с аэродрома

Циклолеты – «летающие комбайны» – становятся экономичнее квадрокоптеров

Популярная механика
Как исполнить мечту Как исполнить мечту

Пришла пора призвать на помощь карту желаний, психологию и магию

Домашний Очаг
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
Из воды и гидрогеля сделали энергосберегающее умное окно Из воды и гидрогеля сделали энергосберегающее умное окно

Это окно может становиться непрозрачным, а также сохранять полученное тепло

N+1
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
Гомеопатия: эффект сверхмалого фуфла Гомеопатия: эффект сверхмалого фуфла

Гомеопатия — такая же система лечения, как шаманство или молитва

Maxim
Занимательная физика Занимательная физика

Мечта всех родителей – обучающие игрушки

Популярная механика
Мам, купи: 5 шагов на пути к финансовой грамотности ребенка Мам, купи: 5 шагов на пути к финансовой грамотности ребенка

Дети, имеющие с раннего возраста карманные деньги, вырастают более успешными

Forbes
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Юля говорит: Юлия Ахмедова Юля говорит: Юлия Ахмедова

Чудо-женщина российского стендапа Юлия Ахмедова шутит о самых серьезных вещах

Glamour
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Нужна ли организму чистка? Нужна ли организму чистка?

Всегда ли детоксикация приносит организму пользу?

Добрые советы
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Знакомства без колец: чем закончились самые долгие гражданские браки звезд Знакомства без колец: чем закончились самые долгие гражданские браки звезд

Истории знаменитостей, не заключивших брак, но состоявших в отношениях

Cosmopolitan
Огнем и волной Огнем и волной

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

Популярная механика
«Остров дядюшки Сэма» «Остров дядюшки Сэма»

Слава Алькатраса вышла далеко за пределы США

Дилетант
Открыть в приложении