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

Выстрел через континент Выстрел через континент

Испытательный полигон «Кура»: записки очевидца

Популярная механика
Долгожданное признание чёрных дыр Долгожданное признание чёрных дыр

Нобелевскую премию по физике присудили за обнаружение сверхмассивного объекта

Наука и жизнь
Робот-буровик и атомный катамаран Робот-буровик и атомный катамаран

Как уникальный опыт России поможет продвинуться в изучении Арктики

Популярная механика
Как сложилась личная жизнь выпускницы «Фабрики звезд» Юлии Михальчик? Как сложилась личная жизнь выпускницы «Фабрики звезд» Юлии Михальчик?

История личной жизни и карьеры Юлии Михальчик

Cosmopolitan
Новая «Арктика» Новая «Арктика»

Атомоходы ЛК-60Я заменят ледоколы прошлых поколений

Популярная механика
Три мужа и два «Оскара»: удивительная судьба «секси-кошечки» Джейн Фонды Три мужа и два «Оскара»: удивительная судьба «секси-кошечки» Джейн Фонды

Актерская карьера и личная жизнь Джейн Фонда

Cosmopolitan
Успеть за 15 секунд Успеть за 15 секунд

Людям надоело притворяться – в TikTok они остаются собой

Популярная механика
Напустил туман Напустил туман

Георгианский особняк в Лондоне и традиционный английский интерьер

AD
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Педикюр во время беременности Педикюр во время беременности

Как сделать педикюр в домашних условиях

9 месяцев
Из Дубая – на Марс Из Дубая – на Марс

Оригинальная российская технология конструкторов пробивает себе дорогу

Популярная механика
Можно ли восстановить мозг после инсульта и травмы? Интервью с ученым Можно ли восстановить мозг после инсульта и травмы? Интервью с ученым

Академик Штарк о нейротерапии, которая поможет восстановиться после инсульта

РБК
Меняю автомат на беспилотник Меняю автомат на беспилотник

Первое боестолкновение, где решающую роль сыграли беспилотные дроны

Популярная механика
Когда на Марсе появилась вода? Подскажет древний метеорит Когда на Марсе появилась вода? Подскажет древний метеорит

Когда-то вода существовала на Красной планете в жидком виде и в виде льда

National Geographic
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Орели Валонь: Наши очаровательные невестки. Первая глава Орели Валонь: Наши очаровательные невестки. Первая глава

Отрывок из книги Орели Валонь «Наши очаровательные невестки»

СНОБ
Тайна форсажного пламени Тайна форсажного пламени

Что такое форсаж?

Популярная механика
7 привычек, которые делают тебя непривлекательным в глазах женщин 7 привычек, которые делают тебя непривлекательным в глазах женщин

Привычки, которых нужно избегать, чтобы быть привлекательным для женщин

Maxim
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям 10 советов, которые помогут вам сформировать здоровое отношение к технологиям

Зои Астон укажет путь к разумным взаимоотношениям с экранами ваших устройств

GQ
Компьютерный мозг Компьютерный мозг

Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механика
Кто убил Мэрилин Монро? НЛО, мафия и еще 5 неожиданных версий смерти актрисы Кто убил Мэрилин Монро? НЛО, мафия и еще 5 неожиданных версий смерти актрисы

Скрывается ли за смертью Мэрилин Монро какая-либо тайна?

Cosmopolitan
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Полимеры широкого инновационного действия Полимеры широкого инновационного действия

Компания «Робелл Технолоджи» выпускает инновационные полимерные материалы

Эксперт
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Как брат брату Как брат брату

Разговор по душам с Игорем Верником

OK!
Заняться летним зимой Заняться летним зимой

Может, если зимой делать все то же, что и летом, в итоге станет теплее

Maxim
Подкастинговая лихорадка Подкастинговая лихорадка

Individuum выпустил первую в России книгу, посвященную подкастам

Эксперт
Брат небесный, брат земной Брат небесный, брат земной

NASA исследует близнецов: астронавта и его брата, оставшегося на Земле

Популярная механика
Европа в западне Европа в западне

По плечам ли Европе борьба с терроризмом?

Огонёк
Открыть в приложении