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

Чем мы дышим Чем мы дышим

Как оцифровать весь воздух в городах

Популярная механика
7 признаков того, что вы не нарцисс 7 признаков того, что вы не нарцисс

Живет ли нарцисс в каждом из нас?

Psychologies
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Как погибший в Сочи Игорь Коропов создал одну из самых крупных компаний на рынке онлайн-образования России Как погибший в Сочи Игорь Коропов создал одну из самых крупных компаний на рынке онлайн-образования России

Кем был Игорь Коропов и как он развивал Skillbox

Forbes
Киберпанк-2021 Киберпанк-2021

Проект нового направления в музыкальной индустрии родился на стыке технологий

Популярная механика
Марта Кетро о великолепных мужчинах: что остаётся после ярких романов Марта Кетро о великолепных мужчинах: что остаётся после ярких романов

Сильные и талантливые мужчины иной раз оставляют огромный след в наших жизнях

Cosmopolitan
Новое чувство астрофизики Новое чувство астрофизики

Миссия LISA станет самым большим научным инструментом в истории человечества

Популярная механика
Чулпан Хаматова: «Мне не так часто нужен психолог, как нормальному человеку, потому что мой психолог — это сцена или камера» Чулпан Хаматова: «Мне не так часто нужен психолог, как нормальному человеку, потому что мой психолог — это сцена или камера»

Интервью с Чулпан Хаматовой: об актерской профессии, благотворительности и кино

Esquire
Корабль, рожденный в «цифре» Корабль, рожденный в «цифре»

Модель имперского звездного разрушителя из кубиков LEGO весит почти 20 кг

Популярная механика
Гудбай, Америка: 10 фактов о Христофоре Колумбе, которых вы не знали Гудбай, Америка: 10 фактов о Христофоре Колумбе, которых вы не знали

Все самые интересные факты о Христофоре Колумбе в нашей подборке

Популярная механика
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Моя терапия: «Было проще с ним согласиться, чем слушать крики» Моя терапия: «Было проще с ним согласиться, чем слушать крики»

История о том, как работа с психотерапевтом спасла женщину от абьюза

Psychologies
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
«Я провела три дня на полу не в состоянии подняться»: жестокая правда жизни стартапера «Я провела три дня на полу не в состоянии подняться»: жестокая правда жизни стартапера

Сколько физических и ментальных ресурсов уходит на то, чтобы не бросить стартап

Inc.
Гидрофойл для миллионов Гидрофойл для миллионов

Гидрофойл – доска на подводных крыльях для серфинга

Популярная механика
Древнее индейское проклятие продолжает убивать президентов США. Джо Байден в группе риска! Древнее индейское проклятие продолжает убивать президентов США. Джо Байден в группе риска!

Это не бред сивых уфологов с РЕН ТВ, а исторически задокументированная история.

Maxim
Человек, который придумывает будущее Человек, который придумывает будущее

Компания с российскими корнями разрабатывает уникальные технологии для авто

Популярная механика
7 животных, которые достигли в жизни большего, чем ты 7 животных, которые достигли в жизни большего, чем ты

Пингвин-полковник, кот-мэр и прочие возмутительно успешные представители фауны

Maxim
Летящая на волне Летящая на волне

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

Популярная механика
Как сложились судьбы детей свергнутых (или просто умерших) диктаторов современности Как сложились судьбы детей свергнутых (или просто умерших) диктаторов современности

Мурад Ниязов, Гульнара Каримова, Николае Чаушеску-младший — где они теперь?

Maxim
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
На Мадагаскаре нашли мезозойскую птицу с клювом тукана На Мадагаскаре нашли мезозойскую птицу с клювом тукана

Палеонтологи нашли остатки древней птицы с необычным клювом

N+1
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Дарья Мороз: “За четыре года я стала другим человеком” Дарья Мороз: “За четыре года я стала другим человеком”

Дарья Мороз и стереотипы — две несовместимые вещи

Psychologies
Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
Сезон спокойствия Сезон спокойствия

Какие стрессовые факторы действуют на вас сильнее всего?

Домашний Очаг
Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
Правила жизни Дэнни Де Вито Правила жизни Дэнни Де Вито

Правила жизни актера Дэнни Де Вито

Esquire
Меняю автомат на беспилотник Меняю автомат на беспилотник

Первое боестолкновение, где решающую роль сыграли беспилотные дроны

Популярная механика
Как сложились судьбы главных манекенщиц СССР: нищета, суицид и одиночество Как сложились судьбы главных манекенщиц СССР: нищета, суицид и одиночество

Как сложилась судьба первых моделей СССР — от Збарской до Мироновой

Cosmopolitan
Открыть в приложении