Глава 1. Условия космического полета (1245049)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ГЛАВА IУСЛОВИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТАПолное и достоверное знание условий полета летательного аппарата вкосмическом пространстве необходимо, прежде всего, на этапе проектирования и создания КА. Не учет каких-либо условий, в которых окажется аппарат впроцессе полета, может привести к его потере или прекращению функционирования. Необходимо также четко представлять, что степень знания реальныхусловий полета КА однозначно влияет на уровень проектно-баллистических ипроектно-конструкторских изысканий и находит свое конечное отражение витоговом результате – весе полезной нагрузки, выводимом на траекторию полета.В процессе развития ракетно-космической техники отчетливо проявиласьтесная связь уровня знаний условий космического полета и принимаемых проектно-конструкторских решений.Наиболее значительно эта связь проявляется при решении вопросовобеспечения безопасности полетов и посадки пилотируемых аппаратов (радиационная и метеорная защита, теплозащита спускаемого аппарата).

При создании автоматических аппаратов для исследования планет Солнечной системыполный учет условий полета КА и движения его в атмосфере планеты позволяет проектантам найти рациональное распределение между массой защитногокорпуса и массой доставляемой полезной нагрузки, между массой и составомбортовой аппаратуры и т.д.В результате для успешного решения прикладных задач космонавтикинеобходимо, с одной стороны, привлекать достижения многих естественнонаучных дисциплин – астрономии, планетологии, физики атмосферы, климатологии, геологии и многих других.

С другой стороны, разработчик должен иметь ин-формацию о структуре и строении Солнечной системы, структуре и динамике атмосфер планет, особенностях гравитационного поля и условиях на поверхностинебесных тел, а также в космическом пространстве (уровень воздействия электрического, магнитного полей и рационных поясов для Земли; уровень корпускулярного и полнового излучения; метеорная обстановка и др.).1.1. Солнечная система и СолнцеСолнечной система – система, состоящая из центральной звезды –Солнца и обращающихся вокруг нее 9 больших планет со своими спутниками,астероидов (малых планет), комет, метеоритов, метеорных тел, межпланетнойтвердой космических пыли и разреженных газов. Пространство, занимаемоеСолнечной системой, пронизывается корпускулярным и электромагнитным излучением Солнца.

Характерными для Солнечной системы являются такие электромагнитные и гравитационные поля. Движение всех достаточно крупных телСолнечной системы подчиняется закону всемирного тяготения.Солнечная система – составная часть обширной звездной системы, состоящей из более 100 млрд. звезд, которая называется Галактикой. Диаметр Галактики оценивается величиной около 100000 световых лет.Световой год – расстояние, которое проходит луч света за один год: 1 св.год = 63239,7 а.е.Астрономическая единица длины (а.е.д.) – среднее расстояние от Земли до Солнца: 1 а.е. = 149597900 км.Наша Галактика является лишь одной из множества других галактик ипринадлежит к небольшому скоплению галактик, называемому местной группой галактик.

В состав этой группы входит также туманность Андромеды – галактика, удаленная от нас на расстояние 2,2 млн. световых лет и являющаясясамым далеким объектом, видимым с Земли невооруженным глазом.Реальные границы Солнечной системы определяются из условия устойчивого движения ее тел. Все 9 больших планет: Меркурий, Венера, Земля,Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон – обращаются вокруг Солнцав одном направлении (в направлении осевого вращения Солнца), по почти круговым орбитам, с малым наклонением к плоскости эклиптики.

Большинствопланет вращаются вокруг своей оси в прямом направлении (против хода часовой стрелки, если наблюдать с северного полюса Мира). Исключение составляют две планеты: Венера (вращающаяся в обратном направлении) и Уран (осьвращения которого лежит почти в плоскости орбиты движения).Планеты Солнечной системы принято классифицировать по трем признакам:а) размер: большие (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн,Уран, Нептун, Плутон) и малые (астероиды);б) расположение относительно Земли: внутренние (Меркурий, Венера) ивнешние (Марс, Юпитер и др.);в) физические особенности: земная группа (Меркурий, Венера, Земля,Марс, Плутон) и юпитерова группа (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).Среднее расстояние от Солнца до самой далекой планеты Плутон составляет 39,51 а.е.Плоскость эклиптики – плоскость, в которой движется центр масс системы Земля-Луна. Эта плоскость принимается за основную при отсчетенаклонений орбит планет и других тел Солнечной системы.Сидерический период обращения планеты – промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца.Синодический период обращения планеты – промежуток времени, поистечении которого планета возвращается в прежнее положение относительноСолнца (при наблюдении с Земли).Солнце (Гелиос ).

Космический аппарат, движущийся в космическомпространстве, испытывает со стороны Солнца световое, тепловое, гравитационное и радиационное воздействия.Солнце представляет гигантский самосветящийся водородно-гелиевыйшар. Мощность излучения Солнца чрезвычайно велика и составляет 3,74 10 23кВт, однако на Землю попадает лишь около половины миллиардной доли этойвеличины.Масса Солнца составляет M C =1,989 1027 т, что превышает в 332400 размассу Земли, а радиус Солнца R C =6,9598 105 км превышает земной радиус в109 раз. Отметим также, что для Солнечной системы характерна резкая диспропорция в распределении массы и момента количества движения – на долюпланет приходится 0,15% массы и 98% моменты количества движения системы.Вращение Солнца прямое, совпадает по направлению с движением планет по своим орбитам.Солнечная активность.

Многочисленные наблюдения за Солнцем привели к выявлению закономерности в солнечной активности, которая связывается с появлением так называемых солнечных пятен сначала в околополярныхобластях, затем их количество увеличивается и, в итоге, они достигают солнечного экватора. Общая численность активных образований (факелов, протуберанцев) подчинена 11-летнему циклу. Обнаружены и другие более продолжительные циклы (например, 80-летний цикл). Выявлены также активные областина Солнце, в которых наиболее часто возникают активные образования.Хромосферные вспышки. Солнечная (хромосферная) вспышка представляет собой внезапное и кратковременное увеличение яркости участка хромосферы. Увеличение яркости до максимума происходит в течение временипорядка 5 мин. Со средней продолжительностью вспышки 1000 с. Вспышкиобычно сопровождаются радиовсплесками.

Через 2-3 минуты от момента фик-сирования вспышки в окрестности Земли регистрируется повышение рентгеновского излучения, а через 10-100 минут – увеличение интенсивности космического излучения.Солнечные вспышки оказывают определенное влияние на верхнюю атмосферу Земли. Возникают внезапные ионосферные возмущения, магнитныебури, полярные сияния, изменения плотности воздуха и другие явления.Солнечный ветер – радиальное истечение плазмы солнечной короны вмежпланетное пространство со средней скоростью 300 км/с.1.2. Земля и околоземное пространствоЗемля () движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которойнаходится Солнце.

Среднее расстояние от Солнца – 1 а.е. Период обращения Земли вокруг Солнца (сидерический земной год) – T =365,254 суток.Гравитационное поле и фигура Земли. Земля – неоднородное теловращения, имеющее сложную конфигурацию поверхности. Однако, в первомприближении Землю можно рассматривать как однородное тело, имеющееформу сферы с радиусом поверхности R  =6371 км и ускорением свободногопадения на поверхности g 0 =9,81 м/с2.

Потенциал сил тяжести для сферическоймодели Земли (когда плотность является функцией только расстояния от центра сферы) имеет видU,rгде   fM – гравитационный параметр Земли (   398600,4 км3/с2); f – постоянная тяготения; M  – масса Земли ( M  =5976 1021 кг); r – расстояние отцентра сферической Земли до точки, в которой рассчитывается потенциал.Ускорение силы притяжения g направлено по радиус-вектору к центруЗемли и определяется в соответствии с выражением Ug rДля определения значения g на высоте полета КА h используется соотношение2 R0 g(h )  g 0  ,Rh 0где R 0 – средний радиус Земли; g 0 – ускорение на высоте h =0.Следующее приближение к действительной форме Земли – эллипсоидвращения или земной эллипсоид. Для характеристики размеров и формы земного эллипсоида используются параметры: большая полуось а, малая полуосьb, эксцентриситет e и сжатие  ab.

Эллипсоид, наилучшим образом опиaсывающий (аппроксимирующий) какой-либо район земной поверхности, называется референц-эллипсоидом. В России в качестве референц-эллипсоидапринят эллипсоид Ф.Н. Красовского с параметрами a=6378,245км и b=1/298,3.При проведении точных баллистических расчетов траекторий движенияКА в качестве наилучшего приближения к действительной поверхности Землипринимается геоид – гипотетическая уровенная поверхность потенциала силпритяжения, совпадающая с уровнем спокойного океана.Магнитное поле Земли. Земля представляет собой слабый постоянныймагнит. Магнитное поле Земли напоминает магнитное поле диполя, ось которого наклонена  на 11,40 к оси вращения.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций