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

Гора серебряная Гора серебряная

Как добывают благородные металлы

Популярная механика
Девушка из «Завтрака у Тиффани»: как Маргарет Литтман вдохновила Трумена Капоте и собрала миллионы долларов на борьбу с ВИЧ Девушка из «Завтрака у Тиффани»: как Маргарет Литтман вдохновила Трумена Капоте и собрала миллионы долларов на борьбу с ВИЧ

Какой была Маргарет Литтман — прообраз героини Хепберн в «Завтраке у Тиффани»

Forbes
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Маленькая война: как владельцы детских садов из Балашихи борются с поэтом Резником за права на два слова из его песни Маленькая война: как владельцы детских садов из Балашихи борются с поэтом Резником за права на два слова из его песни

Конфликт между поэтом Ильей Резником и владельцами детских садов из Балашихи

Forbes
Нейронные герои Нейронные герои

Валерий Шарипов рассказал «Популярной механике» о своих синтетических героях

Популярная механика
Светит, но не верит Светит, но не верит

Кино как религия и аддикции в новом фильме Гаспара Ноэ

Weekend
Миры миров Миры миров

Как стать президентом в мультивселенной

Популярная механика
Суверенная электроника: зачем России производство наночипов Суверенная электроника: зачем России производство наночипов

За последние десять лет в России научились делать новые типы микросхем

Inc.
В ожидании космического отпуска В ожидании космического отпуска

Самые реальные варианты космического туризма

Популярная механика
Диана Арбенина — о современной зарубежной литературе, нелюбви к запятым и о том, что общего между писательством и написанием музыки Диана Арбенина — о современной зарубежной литературе, нелюбви к запятым и о том, что общего между писательством и написанием музыки

Интервью с Дианой Арбениной

Esquire
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Идеальный цвет лица: 20 классных лайфхаков от визажистов Идеальный цвет лица: 20 классных лайфхаков от визажистов

Учимся создавать идеальный тон лица у ведущих визажистов

Cosmopolitan
Армия 2020 Армия 2020

Ежегодная выставка «Армия» в парке «Патриот»

Популярная механика
Суперзрение — с очками и без Суперзрение — с очками и без

Сверхспособности, доступные только тем, кто носит очки

N+1
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
7 старинных предметов нижнего белья, которые сегодня выглядят дико 7 старинных предметов нижнего белья, которые сегодня выглядят дико

После этого ты по-другому взглянешь на трусы!

Maxim
Огнем и волной Огнем и волной

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

Популярная механика
«Мы планируем жизнь по минутам, а в Средневековье даже не было часов»: Евгений Водолазкин о времени, вечности и новом романе «Мы планируем жизнь по минутам, а в Средневековье даже не было часов»: Евгений Водолазкин о времени, вечности и новом романе

Интервью с писателем Евгением Водолазкиным о его новом романе

Forbes
Новое чувство астрофизики Новое чувство астрофизики

Миссия LISA станет самым большим научным инструментом в истории человечества

Популярная механика
Эмбодимент-программа: как можно развивать телесный интеллект Эмбодимент-программа: как можно развивать телесный интеллект

Зачем (и о чем) думать, пробегая марафон или качая бицепсы?

GQ
Занимательная физика Занимательная физика

Мечта всех родителей – обучающие игрушки

Популярная механика

Комедия "Кавказская пленница прославила своих героев

Cosmopolitan
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
«Совместимость. Как контролировать искусственный интеллект» «Совместимость. Как контролировать искусственный интеллект»

Отрывок из книги Стюарта Рассела об искусственном интеллекте

N+1
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
Материнское выгорание: личная история и 10 шагов для его профилактики Материнское выгорание: личная история и 10 шагов для его профилактики

Как справиться с материнским выгоранием

Psychologies
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Ювелир Илья Клюев — о рынке бриллиантов в России Ювелир Илья Клюев — о рынке бриллиантов в России

О борьбе за бриллианты отечественного производства

РБК
Иллюзия успеха Иллюзия успеха

Четыре истории о талантливых мастерах пускать пыль в глаза

Популярная механика
Фильму «Один дома» — 30 лет. Мы поговорили с продюсерами ленты о том, как создавалась рождественская классика Фильму «Один дома» — 30 лет. Мы поговорили с продюсерами ленты о том, как создавалась рождественская классика

Как фильм «Один дома» изменил судьбы своих создателей и изменил киноиндустрию

Esquire
Открыть в приложении