Соловьев Ц.В., Тарасов Е.В. Прогнозирование межпланетных полетов (1973) (1246634), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Для получения оптимальных ускоренных траекторий облета Марса использовался метод конфигураций из работы [46). 275 й 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ТРАЕКТОРИИ КЛА С ВОЗВРАЩЕНИЕМ К ЗЕМЛЕ Характеристики траекторий облета Марса с возвращением к Земле Возможны два типа траекторий облета Марса — длительные (время полета — 2 года) и «ускоренные» (время полета 450— 500 сут). «Длительные» траектории облета происходят практически с нулевым импульсом маневра в сфере действия Марса. Энерго- затраты этих траекторий для лучших комбинаций полувитков незначительно превышают затраты, потребные для полетов к Марсу без возвращения (см. на рис.
8.2.1 точки Я ). Н,~~, нм1с "5 се19759 7 В 1999 1 2 9 419959 7 ~ 91990. гст, годы Рис. В. 2. 1, Энергоеатраты для ускоренных траекторий облета Марса «Ускоренные» траектории облета Марса требуют приложе- ния существенного импульса при облете Марса в сфере его действия (Ь!7о' 1-»4 км/с). В цикле полетов !975 г. сочетание полувитков 1 — 1 на траектории полета дает очень высокое значение оптимума Ь',» для ускоренных траекторий. Оптимальное значение !с.» для «длительных» траекторий этого сочетания полувитков составляет )7,» =6 км/с при суммарном времени полета аг» =620 сут. Характеристики траекторий для сочетания 1 — 11 существенно лучше. Для ускоренных траекторий минимум 1г,» =8 км/с грн дг» =450 сут.
Импульсы старта с Земли и маневра у Марса составляют 4 км/с. Для длительных траекторий облета минимум $г,е =4,4 км/с при аг» =700 —:750 сут. Импульс маневра в сфере действия 276 Марса Ь1л'о' <100 м/с, т. е. сводится к величине корректирующего импульса.
Скорость входа в атмосферу Земли для ускоренных траекторий Ь'о =22,5 км/с, для длительных траекторий 17~ =12 км/с. Хорошими характеристиками для цикла 1975 г. обладают также ускоренные траектории группы П вЂ” П. Величина !'„»= =8 км/с при У,» =520 сут и скорости входа в атмосферу Земли 1л'„э=21 км/с. Оптимум длительных траекторий для этой группы полувитков соответствует суммарному времени Ь/е =800 сут. ьс, султ б00 Ч00 900 200 700 0 19701 2 9 + 19799 7 В 97990 1 2 В ее 1999 В 7 В 9 1990 ~Ь »стеб Рис, В.
л. 2. Время полета для ускореннык траекторий облета Марса Траектории полета для сочетания полувитков 11 — ! имеют худшие характеристики как для ускоренных, так и для длительных траекторий полета. Цикл полета к Марсу в !975 г. является худшим. Для лучшего цикла полетов в 1986 г., как показали проверочные расчеты, качественная картина характеристик оптимальных ускоренных траекторий примерно та же. Наилучшими являются группы траекторий 1 — П и П вЂ” П.
Для этих «лучших» комбинаций траекторий на рис. 8.2. 1 и 8.2. 2 приведены зависимости изменения характеристик для различных циклов полетов. Условные кривые, соединяющие точки характеристик различных циклов, имеют периодичность, примерно равную периоду великих противостояний Марса Т, =15,8 года. Это позволяет экстраполировать характеристики на циклы, выходящие за пределы рассчитанных характеристик, с 1970 по 1990 гг. «Лучшим» был цикл полетов к Марсу в 1969 г.
и будет в 1986 г. Циклы полетов 1975 и 1977 гг. являются наихудшими. 277 Для лучших циклов !7„э =5,1 —:5,2 км/с, Л!э =425 сут для группы 1 — 11, д1э =490 сут для группы !1 — П, !7',"' =14,5 и 15,1 км/с. для худших циклов: !7*э=8,2 —;8,3 кмlс, асэ =450 сут для группы 1 — 11, й/э — — 520 сут для группы 11 — 11, !7,"=21,5 и 23 км/с. Значительные энергозатраты и большие скорости входа в атмосферу Земли для худших циклов полетов могут явиться препятствием для использования ускоренных траекторий прямого облета Марса в эти циклы полетов. Характеристики оптимальных траекторий для различных схем полета экспедиций иа Марс По изложенной выше методике были проведены расчеты оптимальных траекторий для различных схем экспедиций на Марс в 1970 — 1980 гг.
Чк, ум/о — 1-и полу ипмн — 2-й — ~т— гиии т1н сотстанив ч чс Гоп = тэ",увода 1ддд 1 2 д и э Е 7 О д 1Я7О 2 7 й г" Е 7 д Я 1ддд 1 2 д т д Е 7 д д тддд 2 сст,оодв~ Рис. д. 2. д. Характеристики длительны доукимаульснык экспеди- ций к Марсу (круговой и эллиптический ИСМ) На рис.
8. 2.3 и 8.2.4 приведены зависимости изменения суммарной скорости !п„с и ее составляющих для длительных двухи трехнмпульсных схем экспедиций на Марс. Точки, отмеченные рисками, соответствуют оптимальным датам старта, повторяющимся примерно через Т„=2,135 года. Условно эти точки соединены кривыми. Изменение !7„э и ее составляющих для всех схем полета носит периодический характер с периодом, равным примерно периоду великих противостояний Марса Т,„=15,8 года.
Диапазон !7„э примерно 500 — 800 м/с для лучших сочетаний полувитков траекторий. Для двухимпульсной схемы полетов ПрИВЕдЕНЫ ЗНаЧЕНИя !7 с И ЕЕ СОСтаВЛяЮщИХ Прн ВЫВЕДЕНИИ На круговую орбиту ИСМ с Ь„„= 1 тыс. км и эллиптическую орбиту с /т„ = 1 тыс. км и /т, =20 тыс. км. Значения !7„э при выведении 278 на эллиптическую орбиту меньше примерно на 1 км/с по сравнению с выведением на круговую орбиту. Выбранная эллиптическая орбита обеспечивает энергозатраты, близкие к предельно минимальным (выход на параболу снижает ьл,э всего на 250 м/с).
Для трехимпульсной схемы полета Ь',э при выведении на эллипс примерно на 2 км/с меньше, чем на круговую орбиту. Суммарное время полета длительных экспедиций лежит в пределах дгэ =900 —:1100 сут. Скорость входа в атмосферу Земли =11,5 —:12,3 км/с. Время ожидания на Марсе сэсь =330 —: 450 сут.
т(х,км/г — 7-й полуВиток — -2чг жас пнп сочетание ДЧсат б а4т чст =499го а 997 В 4979 294 99 7В 1999 294 99 7В 4990гэгодр Рис. В. 2.4. Характеристики длительных трехил~аульскых экследиций к Марсу (эллиатический ИСМ) Характеристики оптимальных траекторий двух- и трех- импульсных схем ускоренных экспедиций носят также периодический характер.
Период этот примерно равен периоду великих противостояний Марса (рис. 8. 2..5 и 8. 2. 6). Суммарная характеристическая скорость У,э для ускоренных полетов существенно больше, чем для длительных. Диапазон изменения )т г по циклам полетов также существенно больше и равен 1,5 — 2 км/с. Особенно сильно изменяется скорость входа в атмосферу Земли Ь'м (от 14 до 23 км/с). Минимальное значение Уч примерно соответствует минимуму )'„э. Суммарное время полета, однако, достаточно стабильно и составляет дтэ= =430 †: 530 сут с диапазоном изменения для траекторий одной комбинации полувитков не более 50 сут. Скорость входа в атмосферу Марса для двухимпульсной схемы полета примерно 'й =6,5 — 8,5 км/с.
Скорость старта с орбиты ИСЗ для траекто- 279 рий с комбинацией полувитков 1 — П достаточно стабильна и со- ставляет У,о =3,8 —:4 км/с для трехимпульсной схемы и У'~,= =3,8 —:4,3 км/с для двухимпульсной. 7(ьни/с 2Ф нм1с ДС, СУП7 — ер 7-27 12 18 70 тн 1О =эйве ' Рис. 8. 2. 5. Характеристики ускоренных двухимпульсных экспедиций к Марсу (эллиптический ИСМ, Ах=7000 км, Н, =20000 км, й7,ы — — 80 сут) Существенное изменение характеристик траекторий полета к Марсу по циклам полетов приводит к тому, что имеют место «хорошие» циклы полетов (!984 и 1986 гг.) и плохие (1978, 1977 гг.). В «хорошие» циклы полетов энергозатраты (суммарная 77яа, нм7с СЭСг, СУП7 Ч„,нм7с гт 100 — ер — — е 0-77 гг 22 78 72 17х е 70 75 72 70 п=топгеэе 8.
2. б Характеристики ускоренных трехимпульсн»7х экспедиций к Марсу (условия те же, что в подписи рис. В. 2. 5) Рис. 75 74 7г жп г 5 4 5 5 1 В 7ВВп г 5 4 5 5 7 В 1880 г о,певпм 1820 г 1 Э 5 О 1 В П 78ВО 2 В Э 5 5 1 О В 7880 7 2 Септсои скорость Ь',и ) и скорость входа в атмосферу Земли Ь'ш минимальны, что делает их благоприятными для реализации прямых полетов к Марсу. Характеристики траекторий облета Венеры с возвращением к Земле Такие траектории могут представлять интерес как для автоматического аппарата, возвращающегося на Землю, так и для пилотируемого при первых полетах к планете. Траектории дли- Ж, сут 'т',км/ 14 80 12 1970 2 В гт 1979 В 7 8 9 19801 2 В ст 1ВВВ 7 8 1890 2 ст,сут Рис.
8. 2. 7. Характеристики траектории ускоренного облета Венеры 1Л'т'О„,(100 м/с) тельного облета Венеры с суммарным временем полета д1н =2 года имеют энергетические характеристики, близкие к траекториям полета к Венере без возвращения. Импульс маневра в сфере действия Венеры равен нулю. Возможны ускоренные траектории облета Венеры с возвращением к Земле с суммарным временем полета Д1с =350 —: 500 сут. Наилучшими характеристиками обладают траектории с сочетаниями полувитков 1 — П и П вЂ” П. Сочетания полувитков 1 — 1 и П вЂ” 1 дают значения суммарной характеристической скорости на 1 — 2 км/с больше. Характеристики траекторий облета Венеры имеют небольшой диапазон изменения (рис. 8.2.7). Так, для й з диапазон изменения по циклам полетов йтл,з =300 м/с. Оптимальные траектории соответствуют малым значениям импульса скорости в сфере действия Венеры (А)7э (100 м/с).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
