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

Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Последний дубль: чем закончилась карьера детей-актеров из СССР и Голливуда Последний дубль: чем закончилась карьера детей-актеров из СССР и Голливуда

Они перестали быть и юными, и актерами...

Cosmopolitan
Успеть за 15 секунд Успеть за 15 секунд

Людям надоело притворяться – в TikTok они остаются собой

Популярная механика
Считавшегося вымершим мадагаскарского хамелеона переоткрыли спустя сто лет Считавшегося вымершим мадагаскарского хамелеона переоткрыли спустя сто лет

Ученые нашли около двадцати особей считавшихся вымершими хамелеонов в саду

N+1
Дома без папы Дома без папы

Дарья Мельникова самоизолировалась на страницах MAXIM без масок и одежды

Maxim
Певчие птицы прогнали птенцов из гнезда ради выживания выводка Певчие птицы прогнали птенцов из гнезда ради выживания выводка

У большинства птиц срок выхода птенцов из гнезда определяют их родители

N+1
Летящая на волне Летящая на волне

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

Популярная механика
Ароматерапия против стресса: 8 масел, которые помогут расслабиться и улучшить настроение Ароматерапия против стресса: 8 масел, которые помогут расслабиться и улучшить настроение

Как использовать силу запахов себе на благо?

Playboy
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Сделай свою тревогу управляемой: 20 лайфхаков для подростков Сделай свою тревогу управляемой: 20 лайфхаков для подростков

Отрывок из книги «Спокойно, ты справишься!» о том, как справиться с тревогой

Psychologies
Маломощные реакторы спасут мирный атом Маломощные реакторы спасут мирный атом

Репутация – главная проблема атомной энергетики в XXI веке

Популярная механика
Бизнес, которому не страшен кризис: как тесть и зять стали миллиардерами благодаря свалкам битых машин Бизнес, которому не страшен кризис: как тесть и зять стали миллиардерами благодаря свалкам битых машин

Владельцы свалок аварийных машин из Далласа создали идеальную бизнес-модель

Forbes
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
...Бегом под парусом ...Бегом под парусом

Кубок «Америки» – 2021 и гонка бегущих яхт

Популярная механика
Коронованная принцесса. Как создавались наряды Дианы для сериала «Корона» Коронованная принцесса. Как создавались наряды Дианы для сериала «Корона»

Анна Баштовая — о том, как создавался образ принцессы Дианы в 4 сезоне «Короны»

Esquire
Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники Голоса. Как учат разговаривать голосовые помощники

Как из машины делают личность

Популярная механика
Писатели и мода. Часть 2 Писатели и мода. Часть 2

Что Владимир Маяковский считал «самым красивым в человеке»?

Культура.РФ
Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб Как безумный Майк Хьюз отправился за славой и погиб

Пустыня Мохаве что-то шептала в темноте, пока Безумный Майк готовился к полету

Популярная механика
Вечная юность. История и тест лучшей самодельной машины СССР Вечная юность. История и тест лучшей самодельной машины СССР

Работы над этим автомобилем начались полвека назад

РБК
Триумф 57 мм Триумф 57 мм

Новое слово в разработке российских бронемашин

Популярная механика
Инвесторы уходят в космос: как развивается коммерческая сторона освоения Вселенной Инвесторы уходят в космос: как развивается коммерческая сторона освоения Вселенной

Антон Аликов: почему в космической индустрии произойдет экономический прорыв

Forbes
Шоу должно продолжаться Шоу должно продолжаться

Самые интересные премьеры Женевского автосалона

Популярная механика
Дыхательная гимнастика Стрельниковой: упражнения, эффективность, отзывы Дыхательная гимнастика Стрельниковой: упражнения, эффективность, отзывы

Разбираемся, что такое дыхательная гимнастика Стрельниковой и кому она полезна

РБК
Созвездие рекламы Созвездие рекламы

Почему разработчики ионных двигателей занялись проектом космической рекламы

Популярная механика
Специальная номинация «Настоящий герой сериалов 2020 года» от more.tv: Константин Богомолов Специальная номинация «Настоящий герой сериалов 2020 года» от more.tv: Константин Богомолов

Константин Богомолов в кадре, за кадром, на сцене и в реальной жизни

GQ
Симулятор войны Симулятор войны

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

Популярная механика
Год выбирали одно слово: как бывший менеджер «Яндекса» разрабатывал для «Сбера» семейство голосовых помощников Год выбирали одно слово: как бывший менеджер «Яндекса» разрабатывал для «Сбера» семейство голосовых помощников

Кто стоял за разработкой голосовых помощников для «Сбера»

Forbes
Убийственный «гипер» Убийственный «гипер»

Все об аэродинамике самого перспективного оружия

Популярная механика
Как первые советские авиа-рекордсменки 10 дней выживали в тайге Как первые советские авиа-рекордсменки 10 дней выживали в тайге

Драматическая история полета целиком женского экипажа на самолете «Родина»

Maxim
Открыть в приложении