Zbor spre Marte

Tânăra generație, care a intrat în mileniul al treilea, va fi cu siguranță prima în istoria zborului interplanetar de-a lungul rutei Pământ-Marte-Pământ, iar unii vor fi participanții săi imediate. Marte este următorul corp ceresc la care omul se îndreaptă. Cum va zborul echipajul spre Marte?







În timp ce motoarele rachetelor spațiale moderne nu sunt încă destul de perfecte, ele sunt utilizate numai în zone relativ mici de zbor. În principiu, trebuie să recurgem la forța gravitațională a soarelui. În legătură cu aceasta, traiectoria interplanetară poate fi împărțită condițional în secțiuni de două tipuri.

Primul dintre acestea este locul activ, zborul pe care se face cu funcționarea motorului. Pot exista mai multe astfel de zone.

În timpul pre-calculat, motoarele blocului de rachete de accelerație sunt pornite, iar nava interplanetară pornește de la orbita pământului apropiat. Pentru a ajunge la traiectoria planetei de destinație trebuie să fie proiectate astfel încât după ce a părăsit domeniul de aplicare al Pământului și soarele care se încadrează în câmpul gravitațional al navei a continuat să fie un zbor de la punctul destinat întâlnirii cu planeta. Pe de o parte, traiectoria nave spațiale este determinată de viteza sa inițială și direcția de mișcare (la începutul unei orbită apropierea Pământului), celălalt - atracția soarelui. Zborul navei spațiale este, de asemenea, afectat de influența tulburătoare a planetei și a sateliților ei - ei o resping din calea calculată. Dar aceste deviații sunt mici și ușor de înlăturat prin eliminarea prin includerea pe termen scurt a rutei de zbor a motoarelor cu rachete corective.

Pentru a ieși din nava spațială (KK) pe traiectoria calculată pe Marte, este necesar să se înregistreze o viteză de cel puțin 11,6 km / s. Și imediat ce se atinge viteza necesară, un zbor lung cu motoarele oprite începe pe a doua secțiune pasivă a liniei interplanetare.

Astfel, zborul unei nave interplanetare are loc în principal prin inerția în câmpul gravitațional al Soarelui. Aceeași forță formează o traiectorie interplanetară. Când pleacă de la Pământ la o viteză minimă, nu este altceva decât o orbită eliptică aproape de soare.

După un zbor lung în câmpul gravitațional al Soarelui, mesagerul nostru intră în sfera de acțiune a lui Marte și se mișcă alături de el de-a lungul traiectoriei de zbor. Deoarece viteza navei depășește valoarea celei de-a doua viteze cosmice de lângă Marte (5,0 km / s), planeta nu poate să o păstreze aproape de ea însăși. După ce a zburat lângă Marte, KK ar trebui în mod inevitabil să devină un companion al Soarelui. Ce ar trebui făcut pentru ca nava să nu se retragă din țintă, ci să intre pe orbita satelitului lui Marte?

După cum știm deja, trecerea de la o orbită la alta se realizează prin schimbarea vitezei mișcării. În acest caz, viteza navei spațiale ar trebui să fie redusă la aproximativ valoarea primei viteze cosmice de lângă Marte, adică 3,55 km / s. Aceasta se realizează prin pornirea rapidă a motorului rachetei de frână. Și în timp ce motorul funcționează, zborul este din nou activ. Rețineți că necesitatea unei astfel de manevre apare de fiecare dată când aduceți orice nave spațiale pe orbita lunii, Marte și orice altă planetă. Mișcarea pe orbită în jurul planetei Marte, precum și în jurul Pământului, este pasivă. Și, în sfârșit, ultima secțiune a teritoriului este locul de coborâre a vehiculului de coborâre pe suprafața planetei.







În cazul în care atmosfera planetei nu este disponibil, cum ar fi pe Luna, sau foarte rare ca Mercur sau Marte, pentru frânare și pentru a asigura o aterizare moale lander trebuie să utilizeze motoare speciale pentru rachete de frână. Lunar cabinele Apollo cu astronauții americani au făcut o aterizare moale pe suprafața Lunii într-un mod similar. Pentru a asigura o aterizare ușoară a navei spațiale de pe suprafața planetei, care are o atmosferă densă, trebuie să recurgă la serviciile de frânare aerodinamică. De exemplu, deja ne-am familiarizat cu modul în care au fost realizate coborârea și aterizarea stațiilor automate interplanetare sovietice pe suprafața Venusului. Zborul în direcția opusă - spre Pământ - va avea loc în același mod, așa că nu ne vom repeta.

Aș dori să observ că această schemă clasică de zbor către alte lumi planetare a fost dezvoltată de omul de știință sovietic remarcabil Yury Kondratyuk (1897-1942). În cartea sa "Cucerirea spațiilor interplanetare", publicată în 1929, conține o fundamentare teoretică detaliată a zborurilor către Lună și planetele Sistemului Solar. Și 40 de ani mai târziu a fost aplicată cu succes în practică. Era sub regimul Kondratyuk că au fost făcute zborurile spre Luna Americanului Apollo.

Traiectoriile eliptice interplanetare (una din ele am considerat-o) sunt considerate cele mai economice, deoarece misiunile cu nave spațiale sunt efectuate cu costuri minime de energie. Dar orbitele eliptice au un dezavantaj semnificativ: durata zborului este prea lungă. De exemplu, un zbor cu jumătate de elipse pe Marte va dura 259 de zile, adică mai mult de 8,5 luni.

În cazul unui zbor spre Marte al unei nave cu echipaj, apare problema revenirii obligatorii a oamenilor pe Pământ. În timp ce această problemă nu va fi rezolvată, nu se pune problema zborurilor umane către planete. Cât timp va dura întregul zbor?

Să începem cu faptul că o navă interplanetară trebuie trimisă într-un zbor în perioada în care se află locația convenabilă a planetei de destinație față de Pământ. Altfel, nu va ajunge la ea. Astfel de "ferestre de pornire" la pornirea lui Marte se repetă în medie după 2 ani și 2 luni. Și pentru ca echipajul să se poată întoarce în siguranță pe Pământ, oamenii ar trebui să aștepte pe Marte timp de 450 de zile, până când există o "fereastră de lansare" pentru zborul pe Pământ. În cele din urmă, întreaga călătorie va dura 2 ani și 8 luni! Este de înțeles că astfel de termeni sunt inacceptabili. Cum sa fii?

O reducere semnificativă a duratei zborului interplanetar poate fi realizată prin creșterea vitezei inițiale la momentul lansării. Să presupunem că atunci când se lansează de pe o orbită a pământului, racheta va da navei o viteză a treia spațiu - 16,7 km / s. Apoi zborul se va face nu printr-o elipsă, ci printr-o traiectorie parabolică de mare viteză, iar călătorii noștri vor putea ajunge la Marte în doar 70 de zile! În acest caz, timpul de ședere pe Marte poate fi redus la 12 zile, iar întreaga călătorie de-a lungul rutei Earth-Mars-Earth va dura 152 de zile.

Dar, cu cât mai este necesar să zboare, cu atât mai mare este viteza necesară pentru a informa nava interplanetară la început. Astfel, în cazul în care zborul către cele mai apropiate planete - constituie 11,5 și 11,6 km / s, respectiv, pentru zborul spre Jupiter viteza inițială nu ar trebui să fie mai mică de 14.2 km / s, iar inițială minimă de viteză față de Pământ - Venus și Marte pentru a ajunge la Pluto îndepărtat - 16,3 km / s, care este aproape egală cu a treia viteză cosmică. Aceasta din urmă se datorează faptului că, pentru zborurile de la marginea sistemului solar, nava trebuie să aibă unele rezerve suplimentare de energie necesare pentru a depăși forța gravitațională a Soarelui.

Și, în sfârșit, dacă te duci într-un zbor interplanetar la viteze care depășesc valoarea celei de a treia viteza cosmica, atunci nava va acoperi nu este o parabolă, iar la viteza - linia hiperbolic. Realizarea vitezelor hiperbolice va face posibilă scurtarea cât mai mult posibil a zborurilor interplanetare.

Dar cum să obțineți viteze atât de mari? Oamenii de știință și designerii noii tehnologii spațiale vizează soluția la această problemă în crearea navelor interplanetare cu motoare de rachete nucleare și electrice.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: