Наши космические пути
Шрифт:
Условия для приема информации на подходе к Земле и условия для проведения научных исследований на участке возвращения к непосредственной окрестности Земли оказались достаточно благоприятными. При возвращении к Земле на первом обороте станция не вошла в атмосферу и не погибла, а прошла на расстоянии 47 500 километров от центра Земли, двигаясь по вытянутой орбите весьма больших размеров, близкой по форме к эллиптической. Наибольшее удаление станции от Земли составляло 480 тысяч километров.
Таким образом, при прохождении около Луны оказывается возможным получать траектории движения автоматической межпланетной станции, чрезвычайно интересные и выгодные с точки зрения проведения
Пролет межпланетной станции вблизи Земли происходит на таких больших расстояниях от ее поверхности, что торможение вследствие сопротивления атмосферы отсутствует. Поэтому, если бы движение происходило только под действием силы притяжения Земли, автоматическая станция оказалась бы спутником Земли с неограниченно большим сроком существования.
Однако в действительности время движения станции ограниченно. Вследствие возмущающего влияния притяжения Солнца ближайшее расстояние орбиты от Земливысота перигея орбиты — постепенно уменьшается. Поэтому, совершив некоторое число оборотов, станция в свое время при очередном возвращении к Земле войдет в плотные слои атмосферы и сгорит.
Величина убывания высоты перигея за один оборот зависит от размеров орбиты и в особенности от высоты апогея,то есть от наибольшего расстояния орбиты от Земли, резко вырастая при увеличении высоты апогея. Поэтому при выборе траектории межпланетной станции необходимо было стремиться к тому, чтобы высота апогея была по возможности меньше и не намного превышала расстояние от Земли до Луны. Необходимо также, чтобы высота перигея на первом обороте была возможно больше. От степени выполнения обоих поставленных требований зависят общее количество оборотов автоматической станции вокруг Земли и время существования станции.
Воздействие Луны не ограничивается тем эффектом, который она производит в период первого тесного сближения. Возмущения орбиты станции от притяжения Луны не носят такого регулярного характера, как возмущения от притяжения Солнца и в сильной степени зависят от периода обращения станции вокруг Земли. Влияние Луны может оказаться существенным, если на каком-то из последующих оборотов произойдет повторное, достаточно тесное сближение с Луной. В этом случае сближение станции и Луны произошло бы примерно в том же месте лунной орбиты, что и первый раз. В случае повторного тесного сближения характер движения станции может существенно измениться. Если межпланетная станция пройдет около Луны с южной стороны, то есть второе сближение будет того же типа, что и первое, то резко увеличится количество оборотов и время существования станции при сохранении основного свойства ее траектории — приближения к Земле со стороны Северного полушария. Если повторное прохождение будет со стороны севера, то высота перигея орбиты уменьшится и в случае достаточно сильного возмущения может произойти соударение с Землей при ближайшем же возвращении к ней.
На тех витках орбиты, где не происходит тесное сближение с Луной, Луна тем не менее оказывает некоторое воздействие на движение станции. Хотя сила притяжения Луны в этом случае весьма мала, однако, действуя на значительном числе витков траектории, притяжение Луны оказывает заметное влияние на движение автоматической станции, вызывая уменьшение высот перигея и времени существования станции на орбите.
Картина движения автоматической межпланетной станции под влиянием одновременно действующих сил тяготения Земли, Луны и Солнца весьма сложна. Характер прохождения вблизи Луны при первом сближении является определяющим для дальнейшего движения межпланетной станции.
Так как никакой коррекции движения межпланетной станции в путине производится
Расчеты показывают, что при отклонении от заданной точки прохождения станции через картинную плоскость на тысячу километров минимальное расстояние между Землей и станцией при ее возвращении будет менятьсяна5-10 тысяч километров, а время наибольшего сближения с Землей — на 10-14 часов. Картинной плоскостью в данном случае названа плоскость, проходящая через центр Луны перпендикулярно линии Земля — Луна.
Для того чтобы предельное отклонение минимального расстояния между Землей и станцией не превышало 20 тысяч километров, необходимо потребовать такой точности управления на участке выведения ракеты, которая обеспечивает отклонение точки пересечения картинной плоскости не более 3000 километров. На первый взгляд это условие, предъявляемое к системе управления ракетой, кажется более легким по сравнению с условиями, диктуемыми задачей попадания в Луну, так как для обеспечения попадания предельное отклонение ракеты от точки прицеливания или расчетной точки прохождения картинной плоскости не должно превышать радиуса Луны, то есть должно быть примерно вдвое меньше, чем 3000 километров. Однако в случае движения станции по облетной траектории ошибки выведения ракеты влияют на отклонение точки пересечения картинной плоскости значительно больше, чем для попадающего варианта, реализованного второй космической ракетой.
Действительно, как сообщалось, отклонение скорости выведения ракеты на участок свободного полета на один метр в секунду при варианте попадания в Луну приводит к отклонению точки пересечения картинной плоскости на 250 километров, а в случае варианта запуска с облетом Луны это отклонение будет равным 750 километрам, то есть в три раза больше. Только из сопоставления этих цифр видно, что реализация заданного варианта облетной траектории предъявляет не менее, а даже более жесткие требования к точности системы управления ракетой, чем в варианте попадания.
Как было сказано, при прохождении межпланетной станции вблизи Луны траектория станции претерпевает сильное возмущение, которое заставляет изменить первоначальное направление движения, обусловив возвращение станции к Земле со стороны северного полушария. Это же возмущающее действие Луны существенно усиливает влияние отклонений параметров движения в конце участка разгона от их расчетных значений на характер движения станции при ее возвращении к Земле после облета Луны. Поэтому даже небольшие ошибки определения этих параметров приводят к весьма существенным ошибкам расчета характеристик движения межпланетной станции при ее возвращении к Земле.
Вместе с тем для осуществления надежной радиосвязи межпланетной станции с земными наблюдательными пунктами нужно достаточно точно знать изменение с течением времени характеристик движения станции. Это необходимо для того, чтобы производить с требуемой точностью расчет целеуказаний измерительным пунктам и определять моменты включения на излучение бортовых передающих устройств. Это обстоятельство требует систематического измерения траектории межпланетной станции, обработки данных и уточнения характеристик движения станции как до подхода к Луне, так и после ее облета. Влияние Солнца и Луны на эволюцию орбиты межпланетной станции и в процессе ее дальнейшего полета также требует постоянного измерения и уточнения характеристик движения станции.