ABC de manevre cosmice

„Pe Pământ prin satelit a fost pus pe orbita unei nave spațiale cu echipaj. „Aceste cuvinte TASS auzit peste tot în lume. Mulți, desigur, a întrebat: „Și ce este - cu echipaj? Gestionat de pilot? Dar ce poate un conducător auto, în acest caz, un astronaut, în cazul în care nava se deplasează într-o orbită strict predeterminată? "

P Aketi vehicul și-a finalizat misiunea. Ea a ridicat nava dincolo de straturile dense ale atmosferei, el a spus viteza de evacuare necesară. Apoi, nava se va deplasa într-o traiectorie precalculate - orbitei satelitului Pământului, iar pentru această mișcare nu sunt motoare de rachetă mai este necesară. Dar.

Imaginați-vă că - un spațiu membrii echipajului - este necesară studierea unor fenomene în spațiu. Deci, aveți nevoie pentru a transforma nava la hublou a fost îndreptată spre obiectul pe care sunt interesați. Deschideți, dar cum? Cu motoare de rachetă de direcție. Două astfel de motor întărit pe părțile laterale ale corpului navei în puncte diametral opuse. Duzele sunt orientate de-a lungul axei navei în direcții diferite. Porniți motorul - și nava se va roti încet în jurul unei axe verticale. Inclusiv una dintre perechile de motoare pot fi controlate de vehicul, se rotesc în jurul oricare dintre cele trei axe (Fig. 1).

Motoarele de direcție sunt compacte și foarte consum economic de combustibil se măsoară în miligrame per secundă. Principalele cerințe pentru a le - fiabilitate, capacitatea de a lucra pentru o lungă perioadă de timp, cu mai multe on și off. Prin urmare, pentru puterea lor nu este întotdeauna cea mai bună utilizare a combustibilului și oxidantul. profitabil să ia de multe ori un gaz comprimat, cum ar fi azot. Cum a funcționat?

azot rece, dar foarte comprimat este furnizat la duza și se deplasează prin ea, extinderea, achiziționarea viteza de câteva sute de metri pe secundă. Desigur, este viteza de evacuare de patru până la șase ori mai mică a produselor de ardere din duza motorului racheta. Prin urmare, este necesar, în același timp, creșterea fluxului de azot în raport cu un debit de combustibil lichid. Dar simplitatea și fiabilitatea unui desen sau model, uneori, justifică acest neajuns - consumul total de gaze în timpul zborului, în cazul în care durează mai multe zile, este mic. Aceste motoare sunt numite uneori duze de direcție ale cârmei, deoarece întregul dispozitiv este compus dintr-un cilindru cu gaz comprimat, supape și duze.

În feat orbită și deschidere

(A se vedea. Răspândirea centrală)

„Est“ îndeplinit cu onoare misiunea istorică: a adus la imensitatea universului primul kosmoprohodtsev. De aceea, toată lumea va fi interesant pentru a vedea structura internă a celebrului vas descris în centerfold.

Fig. 1. Cu ajutorul direcției motoare pentru rachete spațiale pot fi făcute ascultători de aceeași, lovitura, de exemplu, un plan (A - se rotește în jurul unei axe verticale B - în jurul V longitudinal - aproximativ transversal).

Și poate pilota nava prin masele volantei (Fig. 2). Această idee a fost prezentată de K. Tsiolkovsky. În interior, nava pe axa fixată în corpul și care trece prin centrul de masă al întregului sistem, setați volantul. În cazul în care se rotesc cu o anumită viteză unghiulară, nava începe să se rotească în direcția opusă. Dar cum un mic volant (și trebuie să fie foarte mici!) Pentru a face față cu masa mare de nave spațiale? Această întrebare se răspunde printr-o formulă simplă. unde # 969; și # 969; m - viteza unghiulară a navei și volantul, o Jk și YM - momentele lor de inerție. Deci, un volant mic care se rotește cu viteză mare, poate fi de cotitură încet nave spațiale grele în jurul aceleiași axe, dar în direcția opusă.

D vigayas pe orbită, nava nu poate reține orientarea dorită în spațiu: el se rotește liber în jurul centrului său de greutate. Cum de a menține orientarea dorită a acestora, modul de a stabiliza poziția navei?

Pentru a face acest lucru, utilizează același sistem, din care am vorbit în capitolul anterior. Desigur, cu „atracție“ de funcționare extrem de precisă și fără probleme de automatizare. de captare Aparatură ușoară deviere a vehiculului, dintr-o poziție predeterminată a unui program și a trimite comenzi pentru a porni motoarele de direcție sau a altor elemente de acționare.

Stabilizarea în spațiu - o sarcină dificilă și responsabilă. Flying nave spațiale sovietice „Vostok“ și „Voskhod“, a arătat că știința noastră de inginerie a rezolvat cu succes problema. Dar a ajuns la o limită, iar doar începutul creativității oamenilor de știință, ingineri și inventatori.

Imaginați-vă că a construit o navă spațială gigant pentru a călători pe Marte. Ce sistem de stabilizare pentru a alege pentru el? Un lucru este sigur: este necesar să se caute sistem nou, mai eficient de stabilizare. Este greu de spus ce se va aceste căutări. Dar ceva care este mai mult sau mai puțin evidentă. De exemplu, se poate imagina un sistem de stabilizare în zbor departe exterior folosind propulsoarele de plasmă sau de ioni. O astfel de instalație realizată bine pe nava spatiala sovietica „Zond-2.“

Ion și motoarele cu plasmă oferă tracțiune slabă - doar câteva grame, dar informează organismul de lucru

Fig. 2. nave spațiale de orientare poate fi utilizată și sistemul volantului.

După cum se știe, distanța medie dintre Pamant si Marte - mai mult de 70 de milioane de kilometri pătrați .. Cu această lungime a traseului este eroarea cea mai nesemnificativă în amploarea sau direcția vitezei la nave spațiale de milioane de kilometri „stânga“ în direcția lui Marte. Și dacă pentru călătoria lor luni de-a lungul astronauții vor zbura aproape de unele asteroid și puterea de atracție sale, el respinge nava de pe drum? Este din cauza acestui „spațiu de copil“ expeditie va fi sortită eșecului? Bineînțeles că nu. Sistemul de control trebuie să se adapteze ruta navei. Cum? Din nou, cu ajutorul motoarelor de rachetă. Există și alte modalități. De exemplu, o „velă solară“. El trebuie să fie foarte mare - deoarece presiunea luminii este extrem de mic. Cu toate acestea, schimbarea poziției vela se poate schimba magnitudinea și direcția forței de presiune razele de lumină de control de zbor.

Imaginați-vă că atunci când se deplasează pe orbite în jurul Pământului nava începe să manevreze: se ridică la o orbită mai mare, schimbă direcția de zbor, reduce inaltimea orbitei. Toate aceste probleme pot fi reduse la un singur lucru: este necesar să se notifice viteza suplimentare navei.

Să presupunem că se mișcă navă în jurul Pământului, la o altitudine de 180 km la o viteză de 7803 m / s. Să un astronaut a decis să urce pe orbită 400 km de mare. Pentru acest astronaut include motorul și mărește viteza de 64 m / sec. Nava începe să se miște, nu este într-o orbită circulară, și eliptice și se va ridica la înălțimea de 400 km. Dar aici este mai mică decât viteza de circulare: în loc de 7675 m / sec totala 7611 m / s. Deci, nava nu va fi în măsură să rămână la această altitudine și va scădea la 180 km deasupra suprafeței Pământului. Pentru a rămâne pe o orbită circulară la o altitudine de 400 km, un astronaut apogee trebuie să crească din nou viteza de 64 m / sec. (Pentru ca cititorii se pot conta manevre nave spațiale, da o formulă aproximativă: # 916; H ≈ 3,5. # 916; V. aici # 916; V - viteza de creștere în m / sec, și # 916; H - orbita creșterea înălțimii la capătul opus al căii în kilometri).

SISTEM
FRÂNARE
ȘI ATERIZARE

Misiune îndeplinită. Puteți reveni pe Pământ. Cum de a face acest lucru? Dacă planeta noastră nu a avut nici o atmosferă, ambarcațiunile de aterizare ar trebui să fie toate de viteza sa - aproximativ 7800 m / s - pentru a stinge puterea unui arivist. Ar fi nevoie de un puternic mai multe etape de rachete este de aproximativ aceeași ca un rapel, care elimina nava pe orbită. Dar Pământul are sac de aer, și să se întoarcă la navă suficient sistem de frânare relativ mic.

Să presupunem că nava se mișcă pe o orbită eliptică apropiată de cea care a adus zburat „Sunrise“. Pentru simplificare, calculele se vor lua orbita cu altitudinea apogee de 400 km și 170 km de perigeu (respectiv viteza de la apogee și perigeu să fie 7608 m / s și 7876 m / sec). Cum de a schimba viteza navei care zboară în această orbită, astfel încât acesta a scăzut, de exemplu, la o altitudine de 100 km? Mai întâi de toate, trebuie sa stiti la ce altitudine astronauții decid să înceapă coborârea. Să luăm două cazuri extreme. Apogeul motoarelor de frânare ar trebui să reducă rata de numai 20 m / s. A perigeu - 88 m / sec. Se pare un rezultat interesant. Se pare, nave spațiale, care zboară pe o orbită eliptică, este mai favorabil pentru a începe coborârea, nu atunci când este cel mai aproape de suprafața Pământului, ci dimpotrivă, la momentul cel mai mare distanță de ea. Cu toate acestea, în acest caz, vehiculul va ajunge la o înălțime predeterminată cu o viteză ceva mai mare (în exemplul nostru - 66 m / sec). Dar, în straturile atmosferice dense stinge rezistența aerului de viteză, nu la costul consumului de combustibil.

Pe navă spațială „Voskhod“ pentru a garanta pe deplin tranziția de la orbita terestră a satelitului pe traiectoria de coborâre a celor două sisteme de propulsie pentru rachete de frână au fost instalate - principal și de rezervă. Sistemul de parașută „Sunrise“ tras la o înălțime de 5 km, la o viteză de aproximativ 220 m / sec. Dar viteza de parașutism a fost, totuși, încă mare.

Pentru o aterizare moale pe nava „Voskhod“ am folosit un sistem format dintr-un motor cu parașuta și de aterizare. Acest motor a fost inclus în vecinătatea suprafeței Pământului. Aceasta rată la care a avut loc parașuta coborâre stins, și l-au adus la o valoare mică la neglijabilă momentul plantării.

Astfel, nici unul dintre mutare nave spațiale nu este completă fără a opera motoarelor de rachetă. Unul montat pe treapta a rachetei, a atras nava în spațiu. Cu ajutorul altor astronauți a fugit nava. Alții au fost utilizate pentru frânarea pe partea de sus. Al patrulea a lucrat la momentul plantării.