Соловьев Ц.В., Тарасов Е.В. Прогнозирование межпланетных полетов (1973)

С60 УДК 629. 788: 681.3.06.001. 2 Соловьев Ц. В., Тарасов Е. В. Прогнозирование межпланетных полетов, М., «Машиностроение», 1973, 400 с. Книга посвящена методам расчета проектно-баллистн. ческих характеристик межпланетных аппаратов и определению наиболее благоприятных дат старта для полетов на планеты. Рассмотрены возможные схемы полета КЛА на другие планеты как с возвращением аппаратов на Землю, так и без возвращения. Исследованы также особые схемы полета КЛА на планеты и к Солнцу, когда для улучшения баллистических характеристик используются гравитационные поля других планет, в частности Венеры и Юпитера. Методы поиска оптимальных решений, базирующиеся на кусочно-конической аппроксимации межпланетных траекторий, построены с учетом как импульсного изменения скорости, так и конечной протяженности активных участков.

Даны приближенные решения дифференциальных уравнений движения КЛА, позволяющие с хорошей точностью и со значительным сокращением времени расчетов на ЭЦВМ провести поиск оптимальных проектных решений КЛА. В книге широко представлены результаты расчетов различных характеристик межпланетных аппаратов, которые в обозримом будущем могут совершать полеты на планеты Солнечной системы. Книга рассчитана на научных работников, инженеров и специалистов ряда отраслей промышленности.

Она будет полезна также студентам вузов. Табл. 27. Ил, 247. Список лиг. 82 назв. Рецензент д-р техн. наук, проф. М. К. Тихонравов С 194 — 73 203 — 194 038(01) — 73 ©Иааательство Машиностроение",1973г. ПРЕДИСЛОВИЕ Современная космонавтика развивается по трем основным направлениям. Первое — применение космических летательных аппаратов для народного хозяйства, например для связи, для предсказания погоды, для нужд навигации как морской, так и воздушной, для изучения Земли и других целей.

Второе — освоение с помощью пилотируемых аппаратов космического пространства. Под освоением космического пространства понимаются действия, направленные на то, чтобы научиться жить н работать в космосе, быть в межпланетном пространстве не путешественником, а постоянным жителем. В околоземном пространстве в недалеком будущем будут собираться и функционировать долговременные орбитальные пилотируемые станции, прообразом которых является советская орбитальная станция «Салют». Орбитальные станции могут выполнять также задачи, свойственные первому и, как будет видно ниже, третьему направлениям.

Эти станции дадут начало долговременным поселениям в космосе, о которых мечтали К. Э. Циолковский него последователи. На них будут функционировать различные научные лаборатории, например космической биологии и медицины, геофизики н астрофизики, будут устроены астрономические обсерватории. Эти станции станут отправными пунктами для полетов к другим планетам.

Третье направление — систематические научные исследования н эксперименты в космосе с помощью автоматических аппаратов н пилотируемых кораблей. За сравнительно короткий период были созданы специализированные системы межпланетных аппаратов научного назначения. Выдающиеся достижения в космонавтике стимулировали развитие ряда новых областей естествознания: космической биологии и медицины, физики планет и межпланетного пространства. Многие отрасли техники приобрели эпитет «космическая»: космическое двигателестроение, космическая радиоэлектроника, космическое материаловедение.

Ракетно-космическая индустрия и космонавтика тесно связаны с научно-технической революцией, 3 переживаемой человечеством, выступая и как ее порождение и как ее стимулятор. Необходимо ввести разделение стоящих перед наукой и космонавтикой задач на две группы: исследования в ближнем космосе, в околоземном пространстве и исследования более далеких объектов Солнечной системы, например планет.

В первой группе своеобразным научно-техническим «полигоном» стали Луна и окололунное пространство. Здесь ведутся разнообразные научные исследования, проходят всестороннюю проверку технические средства. На Луне успешно могут действовать стационарные и передвижные автоматические средства как помощь экспедициям, организованным с участием ученых.

На Луне могут быть изучены технические средства, предназначенные для будущего изучения Венеры, Марса, Меркурия и других планет. Вторая группа — это исследования в первую очередь ближних планет — Венеры и Марса, а также астероидов, планет Меркурия, Юпитера и более удаленных. В перспективе открываются широкие возможности в изучении других небесных тел Солнечнон системы — комет и спутников планет. Данная книга посвящена решению задач второй группы. Вряд ли сейчас найдутся скептики, которые отрицали бы огромную важность и жизненную необходимость изучения Солнца, планет и других небесных тел и самого межпланетного пространства. Непосредственное изучение Солнечной системы— предпосылка ее освоения человеком.

К наиболее значительным и заманчивым научным задачам, решение которых — цель межпланетных полетов, можно отнести: изучение геологического развития планет, поиски на других планетах неизвестных форм живой материи, выяснение возможности возникновения жизни в условиях окружающей среды, которые радикально отличаются от земных, изучение происхождения и эволюции Солнечной системы, изучение природы тяготения, исследования проблемы обеспечения автономного существования человека, земных растений и животных вне Земли. Многие тайны Земли, возможно, легче могут быть раскрыты на Луне, Венере, Марсе и других небесных телах Солнечной системы.

Кто решится и может предсказать даже начало конца этих исследований? Результаты космических исследований могут коренным образом изменить наши взгляды и сложившиеся понятия. В связи с этим заранее трудно предугадать, какие именно направления принесут максимальный научный и практический эффект. Очередность исследования тел Солнечной системы определяется техническими возможностями и научными интересами. В решении научных проблем межпланетные аппараты являются только средством. Однако научные цели изучения Солнечной системы выдвигают требования совершенствования технических средств исследования космоса.

Определение перспектив 4 изучения невозможно без выяснения возможностей космических средств исследования н освоения космического пространства. В настоящее время получили широкое распространение автоматические средства изучения космоса. Размеры и масса автоматических аппаратов зависят в основном от задач эксперимента и возможностей ракет-носителей, автоматические аппараты могут работать и давать информацию в самых различных условиях.

Научная эффективность выполненных на таких аппаратах исследований и быстрота получения информации зависят не только от выбора научных целей, но и от методов и последовательности проведения исследований. Анализ развития космических средств и предварительных результатов изучения Луны и окололунного пространства, Венеры и Марса показал, что программу изучения планеты можно приблизительно представить состоящей из следующих этапов. Сначала выполняются предварительные исследования с помощью межпланетных аппаратов, совершающих полет по пролетным траекториям.

Они позволяют получить предварительную информацию об общих характеристиках планеты, таких, например, как строение ее поверхности, наличие магнитного поля н радиационных поясов, некоторых данных об атмосфере. Затем производятся орбитальные полеты аппаратов, позволяющие проводить более детальные и всесторонние исследования, ~включая картографирование, сравнение различных районов планеты, более глубокое исследование атмосферы и др. Далее осуществляются спуск и посадка аппаратов в заданные точки поверхности планеты в соответствии с их научной значимостью, определенной на основании орбитальных наблюдений.

После успешного решения задачи посадки могут последовать спуски автоматизированных средств с аппаратами для перемещения по поверхности планеты, движение которых может корректироваться дистанционно с Земли. И, наконец, решаются задачи возврата автоматизированных средств на Землю. Вряд ли стоит говорить, что это качественно новый этап, его решение — триумф космической автоматики. Ведь требуется обеспечить автоматизированный старт с планеты; выход на орбиту около планеты и, если необходимо, стыковку с основным кораблем; старт с орбиты и выход на возвратную траекторию для встречи с Землей; в нужные моменты времени провести коррекцшо траектории возвращения; за счет атмосфсры Земли погасить гиперболическую скорость входа н посадить аппарат в заданном районе Земли. Эта последовательность может быть н нарушена.

Отдельные этапы могут быть опущены в зависимости от конструкции автоматических средств управления и самих космических аппаратов. Однако автоматы не могут обеспечить все научные исследования в космическом пространстве. Автоматы работают по за- Ь ранее заданной человеком программе и регистрируют величину и характер заранее назначенных параметров. Автоматы могут доставить все данные, но только заранее заданные тематически. Конечно, можно изменить программу по радио, но надо знать, как изменить, что новое поручить регистрировать автомату и каким образом это сделать. А для того, чтобы знать, надо там находиться, что невозможно, если в космосе с целью исследования летает только автомат.