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

Метавселенные Метавселенные

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

Популярная механика
Андрей Алексеенко: «Кровеносная система» бизнеса. Почему предпринимателям нужно обратить внимание на аналитику данных Андрей Алексеенко: «Кровеносная система» бизнеса. Почему предпринимателям нужно обратить внимание на аналитику данных

Рынок аналитики данных развивается стремительными темпами

СНОБ
Полярник на Луне Полярник на Луне

Российские ученые готовят новый поход в суровые края близ полюса... лунного

Популярная механика
Путешествие в Рождество Путешествие в Рождество

Подмосковный дом, которому позавидовал бы и сам Дед Мороз

AD
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
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

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

Популярная механика
10 успешных зарубежных художников, которые живут в наше время 10 успешных зарубежных художников, которые живут в наше время

Современные западные художники, которые ценятся на рынке искусства

GQ
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
Что такое edge computing и почему все внезапно заговорили о «туманных вычислениях» Что такое edge computing и почему все внезапно заговорили о «туманных вычислениях»

И стало облако туманом

Maxim
Робот – лучший повар Робот – лучший повар

Намучившись с самодеятельной кулинарией, он решил поручить эти заботы технике

Популярная механика
Лишний билетик Лишний билетик

Объясняем, как вернуть купленный билет и не потерять при этом деньги

Лиза
Радио против видео Радио против видео

Автоматическая посадка крылатого летательного аппарата давно уже не фантастика

Популярная механика
Давид Ян: «В мире появится движение Robot lives matter» Давид Ян: «В мире появится движение Robot lives matter»

Давид Ян уверен, что нейросети нужен эмоциональный интеллект

РБК
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
Модель, ведьма, королева: кто такая Аня Тейлор-Джой Модель, ведьма, королева: кто такая Аня Тейлор-Джой

Рассказываем об актрисе, которая заполняет кинопрокат, стриминги и умы зрителей

РБК
Очень тяжелые носители Очень тяжелые носители

Прототипы будущей сверхтяжелой ракеты Starship продолжают испытания

Популярная механика
Бумажные полотенца и средство для мытья посуды помогли удалить токсичные химикаты с кожи Бумажные полотенца и средство для мытья посуды помогли удалить токсичные химикаты с кожи

Как эффективно удалить токсичные загрязнения с кожи

N+1
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
Porsche Cayenne E-hybrid. Прости, Рудольф! Porsche Cayenne E-hybrid. Прости, Рудольф!

Porsche Cayenne E-hybrid легко узнать в потоке

4x4 Club
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман Бинокулярный радар помог беспилотному автомобилю четко видеть сквозь туман

Машинное обучение позволило точно определить габариты встречных машин

N+1
Алгоритмические войны Алгоритмические войны

Как битвы будущего видят по ту сторону океана

Популярная механика
Наука побежать. 5 уникальных побегов через Берлинскую стену Наука побежать. 5 уникальных побегов через Берлинскую стену

5 случаев побега из развивающегося социализма ГДР в загнивающий капитализм ФРГ

Maxim
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
«Черкизово». Наследники. Алтай «Черкизово». Наследники. Алтай

Почему Игорь Бабаев отдал весь свой бизнес сыновьям

Forbes
Компьютерный мозг Компьютерный мозг

Как работают настоящие нейроморфные микросхемы

Популярная механика
Почему у Hyundai Creta есть будущее, а у Bentley Bentaiga нет? Почему у Hyundai Creta есть будущее, а у Bentley Bentaiga нет?

Неужели Hyundai Creta лучше Bentley Bentaiga?

4x4 Club
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
«Теперь спорт – только в удовольствие» «Теперь спорт – только в удовольствие»

Татьяна убедилась, что жесткие диеты, позволяют похудеть, но ненадолго

Худеем правильно
Открыть в приложении