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

Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
Генеральный директор Ленинской библиотеки — о чтении и привидениях Генеральный директор Ленинской библиотеки — о чтении и привидениях

Генеральный директор Ленинской библиотеки о приметах и вызовах времени

РБК
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
Трендовые бьюти-образы: 16 идей стильного макияжа для карих глаз Трендовые бьюти-образы: 16 идей стильного макияжа для карих глаз

Конец осени и начало зимы — это не повод отказываться от мейкап-экспериментов

Cosmopolitan
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
А не мудак ли я? Мужчина отвечает на претензии XXI века к мужчинам А не мудак ли я? Мужчина отвечает на претензии XXI века к мужчинам

Кто он такой вообще — этот мудак — и как принять, что мудаком можете быть и вы

Esquire
«Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку «Адская молотилка». Десять выстрелов в минуту в одну точку

Российская армия приняла на вооружение артиллерийского монстра

Популярная механика
Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE #11. Кардиопрограмма Fullbody Прокачай себя! Тренировка c REBOOT LIVE #11. Кардиопрограмма Fullbody

Одиннадцатая тренировка из цикла Rebbot: кардиопрограмма

Maxim
Метавселенные Метавселенные

Главная технология и тренд этого года – виртуальные вселенные, или метавселенные

Популярная механика
Величайший арт-директор Esquire Джордж Лоис: от big idea к большому стилю Величайший арт-директор Esquire Джордж Лоис: от big idea к большому стилю

Самые знаменитые обложки Джорджа Лоиса и его влияние на мировую культуру

Esquire
Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Зачем мы навешиваем ярлыки на себя самих Зачем мы навешиваем ярлыки на себя самих

Кажется, что попытка всему дать название, все классифицировать — это тренд

Psychologies
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
Как найти свое призвание и предназначение в жизни: 7 шагов к самореализации Как найти свое призвание и предназначение в жизни: 7 шагов к самореализации

Советы по определению главных для тебя приоритетов

Playboy
Летящая на волне Летящая на волне

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

Популярная механика

Рассказываем о знаменитостях, чей внешний вид вызывал беспокойство поклонников

Cosmopolitan
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
Как выглядели первые гидрокостюмы (пугающие фото) Как выглядели первые гидрокостюмы (пугающие фото)

Удивительные архивные фотографии первых гидрокостюмов

Maxim
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
7 фактов о Стивене Хокинге, которых вы не знали 7 фактов о Стивене Хокинге, которых вы не знали

Стивен Хокинг писал детские книги и был дерзким водителем инвалидной коляски

Популярная механика
Очень тяжелые носители Очень тяжелые носители

Прототипы будущей сверхтяжелой ракеты Starship продолжают испытания

Популярная механика
Новое изобретение для телефона Новое изобретение для телефона

С момента изобретения телефона техника для связи успела сильно измениться

Наука и жизнь
За кулисами пуска За кулисами пуска

Старт космической ракеты – зрелище без преувеличения грандиозное

Популярная механика
«Бывает, что один заказ приносит месячный доход»: чем занимается и сколько зарабатывает частный промышленный альпинист «Бывает, что один заказ приносит месячный доход»: чем занимается и сколько зарабатывает частный промышленный альпинист

Промышленный альпинист рассказывает, как зарабатывает, работая самостоятельно

VC.RU
Занимательная физика Занимательная физика

Мечта всех родителей – обучающие игрушки

Популярная механика
Суперабсорбирующий гель сделал почву самополивающейся Суперабсорбирующий гель сделал почву самополивающейся

Эту разработку можно будет использовать для земледелия в засушливых регионах

N+1
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Валентина Шевченко: «Я не позволю никому отнять мой титул» Валентина Шевченко: «Я не позволю никому отнять мой титул»

Мы поговорили с чемпионкой UFC накануне ее четвертой защиты пояса

GQ
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Самые сильные знаки зодиака: рейтинг астрологов Самые сильные знаки зодиака: рейтинг астрологов

Расположение небесных тел в момент рождения человека определяет его характер

Cosmopolitan
Открыть в приложении