Искусственный спутник земли

Появление таких самолетов дело совсем недалекого будущего. Как показывают расчеты, в таком случае влияние центробежной силы уже обязательно придется учитывать конструкторам. Вес самолета может уменьшиться или увеличиться приблизительно на 2% в зависимости от направления полета на восток или на запад, а это влечет за собой (в случае выигрыша в весе) и увеличение дальности полета и возможность создания увеличенных запасов топлива. Можно, например, сказать по грубым прикидкам, что самолет, делающий перелет вокруг земного шара в направлении на восток, может пролететь приблизительно на 800 км дальше, если он будет обладать указанной выше скоростью. С дальнейшим ростом скоростей этот фактор будет приобретать все большее и большее значение.

Мы уже упоминали, что орбиты спутников могут быть не только круговыми, но и эллиптическими. Эллиптические орбиты мы получим в том случае, если скорость, приданная ракете, будет несколько выше окружной или скорость в момент окончания работы двигателя не будет направлена по касательной к круговой орбите. Тогда, вместо того чтобы остаться на круговой орбите, ракета устремится дальше, и траектория ее полета будет уже не окружностью, а эллипсом.

Ближайшая к Земле точка на эллиптической орбите называется перигеем, а наиболее от нее удаленная — апогеем, причем перигей может быть гораздо ближе к Земле, а апогей гораздо дальше от Земли, чем первоначальная круговая орбита. Один из вариантов запуска ракет на орбиту, отстоящую на 1730 км от Земли, предусматривает, что первоначально ракета полетит по эллиптической орбите, причем перигей в этом случае составляет около 102 км, а апогей — 1730 км. Двигатели, разгоняющие ракету до характеристической для этой орбиты скорости, включаются в момент достижения ракетой апогея. В СССР в 1957 г. успешно осуществлен запуск первых ИСЗ. В США в это время публиковались в печати многочисленные проекты запуска ИСЗ.

Приведем описание одного из проектов запуска американской ракеты-носителя ИСЗ «Авангард», с которой мы уже знакомы. Запуск ракеты-носителя ИСЗ предполагалось осуществить в 1958 г. на базе ВВС США в Патрике (штат Флорида) в направлении от 28 до 35° к юго-востоку (азимут 118–125°). Запуск именно в этом направлении может обеспечить, по мнению ученых США, дополнительный прирост скорости за счет вращения Земли, а также позволит удобно наблюдать спутник.

Ракета должна стартовать вертикально, как показано на рис. 21, а затем начнет постепенно наклоняться.

Рис. 21. Старт ракеты-носителя, несущей спутника на орбиту:

1 — кран, устанавливающий ракету на стартовую площадку; 2 — третья ступень ракеты со спутником (внутри); 3 — вторая ступень ракеты; 4 — первая ступень ракеты; 5 — командный пункт; 6 — стартовая установка; 7 — отвод выхлопных газов

В момент окончания работы двигателя первой ступени на высоте 58 км от земли угол наклона ракеты составит 45° к вертикали. Затем первая ступень ракеты отделяется, начинают работать двигатели второй ступени. Первая ступень упадет на землю в 370 км от места старта. Вторая ступень будет подниматься по траектории с возрастающим углом наклона; двигатель кончит работать на высоте 225 км. После этого ракета по инерции поднимется до максимальной высоты 480 км и окажется в точке, отстоящей на 1125 км от места старта. В этой точке начнет работать двигатель третьей ступени (рис. 22).

Рис. 22. Примерная траектория выхода ракеты, поднимающей спутник на орбиту:

1 — место старта; 2 — вертикальный участок полета; 3 — участок выхода на оптимальную траекторию; 4 — прекращение работы двигателя и отделение первой ступени; 5 — прекращение работы двигателя второй ступени; 6 — контролируемая оптимальная траектория; 7 — полет по инерции; 8 — отделение второй ступени и начало вращения третьей ступени; 9 — начало работы третьей ступени; 10 — стабилизирующее вращение; 11 — конец работы и отделение третьей ступени; 12 — орбита спутника; 18 — скорость 7620 м/сек, высота 320–640 км, расстояние от места старта 2400 км, время после старта 10 минут

5. «Точность стрельбы» ракет-носителей ИСЗ