Соловьев Ц.В., Тарасов Е.В. Прогнозирование межпланетных полетов (1973) (1246634), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Так, при У о=0,34 Уш время полета равно 6,5 года и г т =2 (1978 г.) или г,т =!2 (1979 г.), тогда как минимальная продолжительность полета — около 5 лет, но уже при У о=0,38 —:0,4 Ъог. Прямой полет при старте в 1979 г. будет продолжаться 12 лет при минимальном гиперболическом избытке скорости У о, рав- Ьйггби й в 4лг 4вв в,вв .
4вг у;Рг, Рис. 9. 4. гк Межпланетная траектория полета к Урану с облетом Юпитера: г,-октябрь гвтв гл и ь о,гг то~ Рис 9. 4. /0. Зависимость времени полета от гиперболического иэбытка скорости орбиты отрыва при маршруте Земля — Юпитер — Уран ном 0,38 Уо. Если же при прямом полете продолжительность будет равна 6,5 года, то для этого надо достигнуть )г о — — 0,42 Угп. В первом случае облет Юпитера позволяет уменьшить время полета в 1,8 раза црн некотором уменьшении У„о, во втором— при одинаковом времени полета — У о меньше на 2,4 км/с или почти на 30%. На рис.
9.4. 11 изображена проекция межпланетной траектории полета Земля — Юпитер — Уран на плоскость эклиптики при дате старта октябрь 1978 г. и У о=0,35 Уш (73]. В табл. 9. 6 для даты старта в октябре 1979 г. даны оптимальные значения основных проектных параметров разгонного модуля по и ри, Слсдуюшне оптимальные даты старта возможны только в 1992 — 1993 гг.
(Земля) — Юпитер — Нептун. Из баллистических характеристик траекторий полета к Нептуну с использованием гравитационного поля Юпитера, изображенных на рис. 9.4.12, наиболее приемлемые †п датах старта ~в 1979 †19 гг. ]73]. Так, при дате старта в ноябре 1979 г, межпланетный полет КЛА к Нептуну с облетом Юпитера может реализоваться прн гиперболическом избытке скорости У о — — 0,37Ь'о и Ы=8 лет, близком к минимальному, бгричем г.г =3. Близкие к ним характеристики 340 Таблица у.б Оптимальные проектно-баллистические характеристики КЛА при полетах к внешним планетам с облетом Юпитера ! Дата стерто пор! р о «м/с Ррп с Ы и сут ор! к те,т Сясмо полото 450 Зенля — Юпитер — Сатурн Сентяб ь 10,41 1072 1000 450 Октябрь 1978 г.
Земля — Юпитер — Уран 10,41 Ноябрь 1979 г. Земля — Юпитер — Нептун 11,01 1000 450 Земля — Юпитер — Плутон 1977 г. 3650 10,12 1000 Ж, гады 19 12 Лдд дду 639 брг Ч ,IЧ. Рис. 9, 4. И. Меаспланегная траектория полета к Нептуну с облегом Юпитера: ! -ноябрь 7979 гс У о В,З7 Ре имеет межпланетная траектория полета при старте в !980 г., когда г.г =9. Межпланетные траектории полета к Нептуну с облетом Юпитера имеют качественно лучшие баллистические характе- 341 Рис. 9, 4 12, Зависимость времени полета ог гиперболического избытка скорости орбиты отрыва при маршруте Земля — Юпитер — Нептун 0,38 0,72 0,5 0,93 0,38 0,72 0,5 0,93 0,38 0,72 0,51 0,95 0,38 0,72 0,49 0,92 0,174 О,!83 0,456 0,468 0,174 0,1 83 0,456 0,468 О, 162 0,169 0,437 0,449 0,1 85 0,194 0,467 0;476 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 ристики по сравнению с прямым полетом (см.
рис. 9.4.12). Так, при старте в !979 г. и времени полета 8 лет У в=0,48 1~в. что на З,З км/с больше У в при полете с использованием гравитационного поля Юпитера. Если же прямой полет реализовать при минимальном У в— - 0,39 Угу (близком к У в при полете с облетом Юпитера), то время полета увеличится почти на 17 лет. На рис. 9.4.13 изображена проекция на плоскость эклиптики межпланетной траектории полета к Нептуну с облетом Юпитера при старте 10 ноября 1979 г. У в=0,37 Убг и г!1=8 лет. В табл. 9. 6 даны соответствующие этой траектории оптимальные значения аг,гевн бр ллу аХВ ВХ4 бХВ Угг Ч,!Ч, Рис. У. 4. 14. Зависимость времени налета ат гиперболического избытка скорости орбиты отрыва при маршруте Земля — Юпитер — Плутон Рис У.
4. 1б. Меяспланетная траектария полета к Плутону с вблетвм Юпитера; г,— январь мтт гг в„ь=в.зг основных проектных параметров разгонного модуля пв и р,. Следующие оптимальные даты старта возможны только в 1992— 1993 гг. (Земля) — ' Юпитер — Плутон. Баллистические характеристики межпланетной траектории полета к Плутону с использованием гравитационного поля Юпитера изображены на рис.
9.4.14 (731. Видно, что 1977 — !978 гг.— наиболее приемлемые для старта, когда можно добиться относительно малого времени полета при относительно низких значениях У в и удобных г.ь Так, в !977 г. при У в=0,34 Уев можно реализовать полет к Плутону с облетом Юпитера при гм =5 и М=10 лет. При прямом полете — оптимальная дата старта в 1976 г.— баллистические характеристики намного ухудшаются: в случае полета с минимальным значением У в=0,38 Угя имеем М= =44 года, а полет с минимальным временем М=З8 лет возможен прн У в=048 Увн На рис.
9.4.15 показана проекция на плоскость эклиптики межпланетной траектории полета к Плутону с облетом Юпи- 342 тера при старте в 1977 г. и У в — — 0,34 17яь В момент пролета межпланетного аппарата Плутон будет находиться в перигелии своей орбиты, имеющей Йч =30 а. е. В этом можно найти причину относительно низких энергозатрат для полета на Плутон.
В табл. 9. 6 даны соответствующие этой траектории полета оптимальные значения основных проектных параметров разгонного модуля по и р„. Следующие оптимальные даты старта возможны только в 1989 — !990 гг. Трехпланетнаи схема пролета Для выявления возможностей снижения энергозатрат и времени полета к самым дальним планетам Солнечной системы— Нептуну и Плутону — интересно рассмотреть трехпланетные схемы пролета по маршрутам (Земля) — Юпитер — Сатурн— Плутон * и (Земля) — Юпитер — Уран — Нептун. На рис.
9. 4.!6 ЛГ гады й г,гади га тб о гу, та,б тб,б тб,б рамки/с йб,б гб,б Ухе,КН/С Рис. 9. 4, гк Зависимость времени полета к Нептуну от характеристической скорости старта при различных схемах пролета Рис. 9. 4. гб. Зависимость времени полета к Плутону от характеристической скорости старта при различных схемах пролета и 9.4.17 приведены соотношения между минимальной характеристической скоростью старта и продолжительностью перелетов по указанным маршрутам [75). Видно, что баллистические характеристики двух- и трехпланетных схем пролета довольно близки. Близость энергозатрат объясняется тем, что первой планетой облета на каждом маршруте является Юпитер, а требования к энергетике определяются главным образом перелетом Земля— Юпитер.
Близость значений времен полета означает, что главным фактором, определяющим время перелета, является гелиоцентрическое расстояние конечной планеты назначения, число же промежуточных планет облета не имеет существенного значения. Следует также заметить, что времена полета к Нептуну и Плутону довольно близки вследствие одинаковости их гелиоцентри- ч Вариант схемы полета по программе, котораи получила название «Большой тур», 343 ческих расстояний в 1980 н 1990 гг., когда ожидается пролет КЛА *.
Благоприятный период запуска для маршрута Земля — Юпитер — Сатурн — Плутон приходится на 1977 — 1978 гг., а для маршрута Земля — Юпитер — Уран — 'Нептун — на 1978— !980 гг. Следующий благоприятный период будет приходиться только на 2076 †20 и на 2155 †!56 гг. соответственно. В этом одна из опасностей в планировании трехпланетных схем пролета, а другая — в большей по сравнению с двухпланетной схемой пролета чувствительности номинальной траектории к отклонениям. Кроме того, при маршруте полета Земля — Юпитер — Сатурн— Плутон хотя КЛА и не пересекает кольцо Сатурна, создаются неблагоприятные условия для наблюдения Сатурна.
Поэтому целесообразность планирования трехпланетных схем пролета пока сомнительна. Четырехпланетная схема пролета Межпланетная траектория полета с маршрутом Земля— Юпитер — Сатурн — Уран — Нептун еа привлекает особое внимание возможностью с помощью небольшого числа межпланетных аппаратов решить некоторые фундаментальные научные проблемы по исследованию внешних планет и удаленных районов Солнечной системы. Ее уникальность (поскольку следующий благоприятный период наступит только через 180 лет) предъявляет' особые требования к анализу проектно-баллистических характеристик межпланетного аппарата, предназначенного для такого ответственного полета.
Все аспекты проекта из-за отсутствия достоверной информации о внешних планетах пока еще трудно представить. Ограничения на выбор межпланетной траектории, которые будут диктоваться условиями околопланетпого пространства, могут заметно повлиять на энергетику и время перелета. Однако, основываясь на существующей информации о внешних планетах, уже можно выявить'рациональные межпланетные траектории полета операции «Большой тур». Рассмотрим некоторые ее особенности. Так как операция «Большой тур» может быть реализована только при строго определенном положении внешних планет относительно друг друга, то благоприятные периоды для запуска КЛА весьма редки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
