Наши космические пути

Не прошло и лунных суток с того момента, как прилунился первый предмет, сделанный на Земле и несущий вымпел страны социализма, а над Луной уже пронеслась первая автоматическая межпланетная станция, знаменующая собой новый творческий успех советских ученых, инженеров, техников и рабочих.

На борту станции установлены научная и радиотехническая аппаратура для широких научных исследований в космическом пространстве и передачи результатов измерений на Землю. Межпланетная станция была выведена на требуемую орбиту с помощью третьей космической ракеты. Принципиальное отличие этой ракеты от предшествующих заключается в траектории полета, выбранной с таким расчетом, чтобы станция обогнула Луну, пролетела над ее «обратной» стороной, не видимой с нашей планеты, а затем превратилась в искусственный спутник Земли. Полет по такой сложной траектории осуществлен впервые.

В целях экономии топлива наиболее выгодным направлением запуска ракеты было бы восточное — в сторону движения Земли. Тогда вращение Земли способствовало бы некоторому увеличению скорости. Но при этом плоскость движения ракеты должна была бы совпадать с плоскостью лунной орбиты. Но при запусках ракет с территории Советского Союза это неосуществимо. Дело в том, что плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости земного экватора примерно на 18°. Значит, двигаться в плоскости лунной орбиты могут только ракеты, запущенные из районов Земли с широтами между 18° к северу и 18° к югу от экватора. На территории СССР таких мест нет. Самая южная точка страны имеет широту около 34°.

Поэтому запуск ракет к Луне представляет колоссальную трудность.

Решение этой задачи может быть достигнуто различными способами. Как известно, ученые США, стремясь заставить ракету обогнуть Луну, установили на последней ступени дополнительный двигатель, который должен был в определенной точке затормозить ракету и заставить ее перейти на окололунную орбиту. Обогнув Луну и описав «восьмерку», ракета должна была вернуться к Земле. Но эта попытка кончилась неудачей: ракета упала на Землю, пролетев лишь одну треть расстояния до Луны.

Движение советской автоматической межпланетной станции было рассчитано исключительно на основе законов движения небесных тел. Она была отделена от последней ступени после окончания работы двигателей и далее мчалась лишь по инерции в поле тяготения Земли и Луны.

В момент отделения станция начала двигаться по сильно вытянутому эллипсу, плоскость которого была почти перпендикулярна к плоскости лунной орбиты. Наиболее удаленная от Земли точка эллипса — его апогей — была расположена далеко за лунной орбитой. Начальная скорость (для высоты запуска 200 километров) составила 10,95 километра в секунду. Поэтому третья космическая ракета двигалась к Луне дольше, чем вторая и первая, и достигла лунной орбиты лишь через 2,5 суток после запуска.

С удалением от Земли под действием земного притяжения скорость ракеты постепенно снижалась. Следует отметить, что всякое небесное тело, двигаясь но эллипсу, не имеет постоянной скорости. То же происходит с нашей Землей: наибольшая скорость ее движения по орбите бывает около ближайшей к Солнцу точки орбиты (в этой точке Земля бывает 2 января), наименьшая — через пол года, в начале июня.

В сферу действия Луны станция вошла со скоростью (относительно Земли) меньше одного километра в секунду. Сферой действия Луны относительно Земли называется та область, внутри которой тело движется под влиянием притяжения к Луне, причем наша планета оказывает лишь возмущающее воздействие. Вне этой сферы, наоборот, тело движется под действием притяжения к Земле и возмущения со стороны Луны.

Радиус сферы действия Луны относительно Земли составляет 66 тысяч километров. Напомним, что радиус сферы действия Земли относительно Солнца составляет 930 тысяч километров. Вот почему первая советская космическая ракета, удалившись на это расстояние от Земли, стала двигаться под действием притяжения Солнца и превратилась в искусственную планету.

Войдя в сферу действия Луны, ракета под влиянием лунного притяжения несколько увеличила скорость и начала двигаться по гиперболе относительно Луны. Ближайшая к Луне точка была пройдена 6 октября в 17 часов 16 минут московского времени на расстоянии 7 тысяч километров от еэ поверхности. Этот второй участок пути станция проделала за несколько часов.

Лунное притяжение заставило станцию обогнуть Луну. При этом станция несколько изменила и плоскость своего движения, так что «в плане» траектория представляет собой «восьмерку» с очень небольшим и сильно вытянутым верхним кружком».