Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Скорее всего, она попадет не совсем туда, куда нужно. Тогда начальные условия немного меняют и повторяют расчет, пока не будет получен требуемый результат. Но как бы тщательно ни была рассчитана траектория, ракета не сможет идеально точно вывести на нее аппарат. Поэтому с самого начала рассчитывается целый пучок слегка расходящихся траекторий — изогнутый конус, внутри которого аппарат должен оказаться после старта. Например, при полете к Венере отклонение начальной скорости от расчетной всего на 1 м/с обернется у цели промахом в 10 000 километров — больше размера планеты. Поэтому уже во время полета параметры движения аппарата уточняются по телеметрическим данным (скорость, например, до миллиметров в секунду), а затем в расчетный момент включаются двигатели и орбиты корректируются. Коррекции тоже не бесконечно точны, после каждой из них аппарат попадает в новый конус траекторий. Но они не так сильно расходятся у точки назначения, поскольку часть пути уже пройдена. Если у цели аппарату предстоит гравитационный маневр, это повышает требования к точности навигации. Например, при пролете в 10 000 километрах от той же Венеры ошибка в навигации на 1000 километров приведет к тому, что после маневра станция собьется с курса примерно на градус. Исправить такое отклонение коррекционным двигателям, скорее всего, окажется не под силу. Еще жестче требования к точности навигации при использовании аэродинамического торможения в атмосфере. Ширина коридора составляет всего 10—20 километров. Пройди аппарат ниже — и он сгорит в атмосфере, а выше — ее сопротивления не хватит, чтобы погасить межпланетную скорость до орбитальной.
К тому же расчет таких маневров зависит от состояния атмосферы, на которую влияет солнечная активность. Недостаточное понимание физики инопланетной атмосферы тоже может оказаться фатальным для космического аппарата. 1. Расходящийся конус траекторий — следствие погрешностей выведения космического аппарата. 2. Последствия ошибки при гравитационном маневре». [3] Чтобы выполнить второй гравитационный маневр такого рода у другой планеты гиганта, нужны коррекции траектории. Значит, нужна целостность электронного оборудования, системы связи, бортового компьютера. Но вот этого после прохождения магнитного поля и радиационных поясов Юпитера уже не будет! Не факт, что атмосфера планеты-гиганта имеет стабильную форму, что КА не попадет в верхние слои атмосферы, совершая свой «гравитационный маневр» в узком «коридоре шириной 10—20 километров». Тогда аппарат сгорает. Общая схема изменения скорости космического аппарата предусматривает как ускорение, увеличение скорости, так и замедление. Полет перед планетой ведет к замедлению. Полет за планетой-гигантом ускоряет космический аппарат.
Гравитационный манёвр для замедления полёта.
Использование гравитационного манёвра: для ускорения полёта — «гравитационная праща». [4] Американские пропагандисты, кроме Афанасьева и Волкова, указанных выше описывают этот момент в самых радужных красках: «Представьте себе обычный Юпитер в обычной Солнечной системе. Затем мысленно раскрутите его… хотя, стоп, этого делать не надо.
Просто представьте Юпитер. Мимо него летит космический аппарат и под действием гиганта изменяет свою траекторию и скорость. Это изменение можно описать в виде гиперболы — скорость сначала возрастает по мере приближения, а затем падает по мере отдаления. С точки зрения потенциального жителя Юпитера, наш космический корабль вернулся к исходной скорости, просто изменив направление. Но мы-то знаем, что планеты вращаются вокруг Солнца, да еще с большой скоростью. Юпитер, например, движется по орбите со скоростью 13 км/с.
И когда аппарат пролетает мимо, Юпитер ловит его своей гравитацией и увлекает за собой, выкидывая вперед с большей скоростью, чем была до! Это если пролететь сзади планеты относительно направления ее движения вокруг Солнца. Если пролететь перед ней, то скорость, соответственно, упадет. Такая схема напоминает собой метание камней из пращи. Поэтому еще одно название маневра — «гравитационная праща». Чем больше скорость планеты и ее масса, тем сильнее можно разогнаться или притормозить об ее гравитационное поле. Есть еще небольшая хитрость — так называемый эффект Оберта. Названый в честь Германа Оберта, этот эффект в самых общих чертах можно описать так: реактивный двигатель, движущийся на высокой скорости, совершает больше полезной работы, чем такой же, движущийся медленно. То есть двигатель космического аппарата будет максимально эффективен в самой «низкой» точке траектории, где гравитация будет тянуть его сильнее всего. Включенный в этот момент, он получит от сожженного топлива намного больший импульс, чем получил бы вдали от больших тел.
Сложив все это в единую картину, мы можем получить очень неплохое ускорение. Юпитер, например, при собственной скорости в 13 км/с может в теории разогнать корабль на 42,7 км/с, Сатурн — на 25 км/с, планеты поменьше, Земля и Венера, — на 7—8 км/с». [5] Проблема любой пращи состоит в том, что камень, выпущенный из нее, может лететь по различным траекториям, выбор которых имеет вероятностный характер. Но космический аппарат должен лететь по определенной траектории.
Еще одно определение гравитационного маневра, где четко сказано, что для него требуется двигатель и включение его в нужной точке траектории: «Под гравитационным манёвром иногда понимается комбинированный способ ускорения космических аппаратов с использованием „эффекта Оберта“. Суть данного способа заключается в том, что при выполнении гравитационного манёвра аппарат включает двигатель в окрестностях перицентра огибающей планету траектории, чтобы с максимальной эффективностью использовать энергию топлива для повышения кинетической энергии аппарата». [6] Без включения двигателя гравитационный маневр не получится.
Все американские пропагандисты все признают очень важный момент: включение двигателя аппарата в определенной точке, в определенном месте, «в самой «низкой» точке траектории». Для такого включения необходим компьютер, который бы в условиях мощного радиационного и магнитного поля Юпитера мог бы выжить и точно послать команду на указанное включение. Примеры гравитационных маневров: «Гравитационный манёвр впервые был успешно осуществлён в 1959 году автоматической межпланетной станцией (АМС) Луна-3. С тех пор гравитационные манёвры широко используются в межпланетных полётах. Например, в 1974 году гравитационный манёвр использовала АМС Маринер-10 — было произведено сближение с Венерой, после которого аппарат направился к Меркурию. АМС Вояджер-1 и Вояджер-2 использовали гравитационные манёвры у Юпитера и Сатурна, благодаря чему приобрели рекордные скорости отлёта из Солнечной системы.
Запущенная в 2006 году АМС «Новые горизонты» совершила только один гравитационный манёвр около Юпитера, в результате чего проигрывает Вояджерам в скорости отлёта, несмотря на более высокую стартовую скорость. Сложную комбинацию гравитационных манёвров использовали АМС Кассини (для разгона аппарат использовал гравитационное поле трёх планет — Венеры (дважды), Земли и Юпитера) и Розетта (четыре гравитационных манёвра около Земли и Марса)». [4]
Ниже представлены схемы указанных полетов, в которых, якобы применили гравитационный маневр. Схема сверху: Траектория «Луны-3» и гравитационный манёвр.
Схема внизу: Межпланетная траектория зонда «Кассини». Эффект Оберта, согласно теоретическим обоснованиям имеет два варианта: «Существует двухимпульсный вариант манёвра Оберта, в котором перед сближением с телом космический аппарат сначала делает тормозной импульс, чтобы достичь меньшей высоты, а затем делает разгоняющий импульс. В частности, такой манёвр изучался участниками проекта Икар. Орбитальный манёвр перехода между двумя орбитами — биэллиптическая переходная орбита — можно рассматривать как применение эффекта Оберта. В некоторых случаях этот трёхимпульсный манёвр немного более экономичен, чем двухимпульсный с использованием гомановской траектории, за счет того, что большее изменение скорости производится на меньшей высоте. Однако практически