Reuniunea a navei spațiale pe Lună, dacă nu se iau măsuri speciale, ar trebui să conducă la distrugerea sa din cauza impactului cu suprafața Lunii. Încercați să aflați magnitudinea vitezei de impact.
Lăsați zborul este pe traiectorie semi-eliptică cu viteza inițială de 11.09 km / s, cedată suprafeței Pământului în direcția de rotație. La apogeului la momentul de a ajunge la distanță pe orbita lunară a navei spațiale de pe Pământ este de 60 de raze ale Pământului. Conform formulei viteza mașinii la acest punct este egal cu km / s, iar mișcarea va proceda în aceeași direcție ca și mișcă luna. Dar viteza de luna este egal cu 1 km / s. Prin urmare, viteza relativă nave spațiale de abordare a prins Luna lui va fi de km / s.
În acest caz, dispozitivul ar lovi suprafața Lunii, în cazul în care luna nu-l atrage. Domeniul de aplicare al lunii preia mașina într-un moment când se apropie de punctul culminant. În acest caz, dispozitivul și viteza Lunii au aproape aceeași direcție. Prin urmare, putem presupune că viteza inițială mișcării spațiale selenocentric în domeniul de aplicare al lunii (viteza de intrare selenocentric în sfera de acțiune) egală cu 0,8 km / s. Având în vedere că distanța inițială este de 66.000 de kilometri, putem calcula viteza vehiculului pe distanța raza Lunii (1,737 km), t. E. În momentul impactului. Acesta este egal cu 2.5 km / s.
Dacă măriți viteza de plecare de pe Pământ, cu atât mai puternică va crește viteza navei spațiale în drum spre Lună. Dacă, de exemplu, un zbor se efectuează pe o traiectorie parabolică cu viteză inițială 11,19 km / s, atunci aparatul la momentul trecerii domeniului frontierei luna va avea o viteză de aproximativ 1,3--1,6 km / s), adică, creșterea vitezei de îndepărtare de pe pământ doar 1% (în comparație cu viteza minimă) crește viteza la limita domeniului de aplicare a lunii și de 6-8 ori. În plus, luna nu va mai muta după ce unitatea, și să-l intercepteze. Ca rezultat, viteza relativă a dispozitivului de intrare în domeniul de aplicare al lunii va fi 1,7-1,9 km / s. Prin urmare, viteza de cădere pe suprafața Lunii face 2,9-3,0 km / s.
După cum puteți vedea, cu creșterea vitezei inițiale a vitezei lunii va cadea semnificativ crescut, cu toate că nu în aceeași măsură ca și întâlnirea viteza cu cea a Lunii.
În treacăt, observăm proprietatea remarcabilă a traiectoriilor lunare în domeniul de aplicare al Lunii. rata de eliberare din atracția lunară la granița domeniului de aplicare al Lunii este egală cu 383 m / s. Prin urmare, chiar și un domeniu de aplicare selenocentric viteză minimă de intrare (0,8 km / s) este mai mult decât dublu parabolic. Prin urmare, traiectoria selenocentric în domeniul de aplicare bufnița sunt întotdeauna pronunțate, hiperbolă.
O aterizare în siguranță pe stația automată Lupu cere un foc de rambursare completă aproape plină de viteza care se încadrează. Din moment ce Luna nu are atmosferă, atunci singura rata de răscumpărare este un fel de frânare cu un motor rachetă.
Capacitatea rezervorului de combustibil pentru frânarea unitatea de propulsie (RTU) trebuie să fie păstrate la bordul navei spațiale. Ce este acest stoc? Presupunând că rata caracteristică a decelerației (viteza, care se stinge, plus pierderile gravitaționale) este egal cu 3 km / s, iar rata de ardere de expirare este de asemenea egală cu 3 km / s, apoi conform formulei Tsiolkovskii masa a navei spațiale la începutul frânării trebuie să fie 2, de 7 ori mai mare decât masa la capătul de frânare, t. e. combustibil trebuie să fie de 63% din greutatea utilajului.
Costurile de combustibil la frânare au fost reduse, este necesar să se introducă o stație automată pe traiectoria de zbor a Lunii, cu o viteză inițială minimă. În același timp, așa cum am văzut, rata care ar trebui să fie de a plăti, egală cu 2,5 km / s.
Astfel, traiectoria de zbor, destinate plantării pe Luna, diferite de „șoc“ care se încadrează traiectorii în care prima - eliptică, iar al doilea, ca regulă - hiperbolică aproape de o parabolă. Dar calea eliptică este deosebit de sensibil la erori în magnitudinea vitezei inițiale și zborul lor necesită o alimentare suplimentară de combustibil pentru corectarea.
Pentru a reduce cantitatea de combustibil uzat în frânare teoretic cea mai avantajoasă pentru a începe viteza de călire la o distanță minimă de pe lună. Cu cât sistemul de frânare, cea mai mare pierdere gravitațională (frâna de motor nu trebuie doar stinge o viteză deja existentă, dar mai mult și pentru a preveni creșterea în continuare a acestuia sub efectul de atracție a lunii). O limitare aici este că decelerare prea rapidă în apropierea Lunii poate duce la un astfel de mari forțe gravitaționale pe care le vor duce la distrugerea echipamentului sau ruina științifice astronauți. Nepractic de frânare împărțită pe mai multe site-uri active (de exemplu, primul situat la o altitudine de 1000 km deasupra lunii), deoarece acest lucru ar duce la creșterea costurilor de energie.
Aici, principiul general al mecanicii de zbor spatial: întotdeauna avantajos să se consume combustibil în apropierea corpului ceresc decât departe de ea.
aterizare trebuie să fie controlat la bord sistem autonom, deoarece precizia de urmărire va fi întârziată (semnalul radio de pe Lună și înapoi este de 2,5 s) din aparatul de circulație a Pământului este insuficientă, și, în plus, semnalele de pe Pământ. Numai primul semnal de la începutul manevrelor de coborâre pot fi date de pe Pământ. Sistemul de propulsie de frânare nu poate fi activat printr-un software de dispozitiv de sincronizare a semnalului la bordul navei spațiale, ca o eroare neglijabilă în magnitudinea vitezei inițiale de plecare de pe Pământ, egal, de exemplu, 0,3 m / s va conduce la atingerea erorii de timp pe Lună 100, iar frânarea va începe la înălțimea nonisobaric, deoarece unitatea în acest timp se va acoperi aproximativ 260 km.
În funcție de sistemul de control al posibilității de aterizare poate fi dur (sau, cum se spune, „rigide“ sau „semi-rigide“) când întâlnește viteza mașinii la suprafața Lunii în zeci de metri pe secundă (viteza vehiculului, incidentul de un obstacol și hipertrofia ușoară atunci când Luna de aterizare are loc la fel de lin ca o aterizare parașutist.
Când rata de închidere dur nave spațiale de aterizare cu luna complet stins, la o anumită înălțime deasupra suprafeței lunare, după care unitatea cade liber. Conform proiectului nerealizat american ( „Ranger“ versiune a programului), de exemplu, scăderea exactă trebuia să înceapă la o altitudine de 350 m și să conducă la o întâlnire cu luna la o viteză de 40 m / s.
Atunci când aterizare moale, după o viteză de rambursare integrală sau motor primar aproape completă poate include mici ( „vernier“) motoarele auxiliare de rachete. Ele sunt controlate în funcție de radar probe (date de viteză) și altimetru (date înălțime) și ar trebui să mențină rata de cădere într-un interval îngust, precum și de a nu permite aparatului să se răstoarne. Motoarele Vernier poate funcționa în mod continuu sau într-un mod de impulsuri. șoc relativ ușoară atunci când aterizare amortizate folosind instrumente speciale.
Imaginați-vă, de exemplu, pe care vrem să ruleze direct în sus aparatul de rachete cu o viteză parabolica (de ex., E. 11.19 km / s la suprafața Pământului), dar suntem spicuire de viteză și l-au informat cu privire la 11.09 km / s. În același timp, după cum știm, dispozitivul va ajunge pe orbita Lunii cu viteza zero. Dacă vrem să aici, acum, la o distanta de 384,400 km de Pământ, pentru a face dispozitivul toate aceeași „ajunge la infinit“, nu ar trebui să ai ajuns la 0.1 km / s și 1,4 km / s (viteza de evacuare de pe orbita Lunii) deja.
La accelerare de la o stație de viteză pe orbită a primit asigură realizarea lunii după 3,5 zile. Cu aceasta, la momentul stației aselenizare a fost să fie observată de pe Pământ ridicat deasupra orizontului. După cum arată figura traiectoria de zbor a fost aproape de calea viteză minimă. Viteza de impact cu Luna, care este necesară pentru a plăti în timpul aterizării, a fost egală cu 2,6 km / s. Acesta poate fi redus prin reducerea ratei de coborâre pe orbita Pământului, dar ar duce la o mai mare sensibilitate la calea de zbor erori și, în consecință, la o creștere a cantității de combustibil pentru corecție, de la care stația de încărcare utilă fi redusă numai.
După atingerea traiectoriei de zbor către stația luna „Luna-9“ a fost separată de etapa superioară. Greutatea sa este de 1583 kg. Stația a fost atașat la o rotație în jurul unei axe perpendiculare pe direcția soarelui. Aceasta a furnizat un mod de stație de temperatură constantă.
Pentru a accelera convergența a fost stinsă cu stația Luna, frânarea arborele motorului trebuie poziționat de-a lungul vectorului de viteză, duza înainte. stație de orientare într-o astfel de direcție ar fi ușor de realizat în cazul în picătură luna a avut loc pe verticală, de-a lungul unei traiectorii care trece prin centrul Lunii, ca mijloace optice face ușor pentru a determina direcția centrului vizibil de la stația de disc luna, adică construi o verticala lunar.
Prin centrul Lunii despre o linie paralelă cu vectorul viteză de impact de la punctul A. până la intersecția de la punctul B cu hiperbola pe toamna luna. forța de frânare pe axa motorului situate la punctul B de pe OB verticale lunar, și că mișcarea pentru ulterioară la punctul Un sistem de direcționare va deține nava într-o poziție predeterminată, astfel încât aparatul va muta translationally. In acest fel, la punctul A de propulsie a motorului poate fi direcționată după cum se dorește.
Un alt exemplu de o aterizare lină a programului poate fi un program care a fost utilizat în zbor „Surveyor“ seria de nave spațiale americane.
Aparatură de masă „Surveyor“ egală cu 950 kg, cu două treimi din frâna reprezentat de propulsie. Aparatul afișează pe traiectoria de zbor pe Lună cu ajutorul unor rachete, cum ar fi „Atlas -. Centaur“ După trei zile de zbor, la o distanta de 1600 km de orientarea suprafața lunară a sistemului de motor este implementat mașină, astfel încât frâna de forța de tracțiune a motorului a fost vizează în mod direct opusă vitezei. moon, traiectoria spațiu de aterizare
În același timp sunt incluse aparat de fotografiat, transmis pe Pământ la fiecare porțiune de imagine 3 la una dintre suprafața lunară. Camera a permis să se stabilească un loc de aterizare, cu o precizie de aproximativ 1,6 km. La o altitudine de 83 km, atunci când aparatul a fost egală cu viteza de 2.62 km / s, care cuprinde un motor de frână a cărui funcționare a fost oprită la o altitudine de 8500 m (± 2700 m), la o viteză de 122 m / s (38 m / s). Include motoare vernier, iar frâna de bază a motorului a fost eliberat.
Motoarele Vernier transferate treptat la o mișcare pe verticală a vehiculului, viteza a fost redusă la 1,5 m / s la o înălțime de 12 m și se menține constantă (accelerație reactivă exact egală accelerația gravitațională lunar 1,62 m / s 2) până la o înălțime de 4 metri, atunci off. incidente Aparatură pe o suprafață deviază de la verticală cu nu mai mult de 0. 5 la o rată de 3 până la 5 m / s. Bateti înmuiat de trei cârje - amortizoare. Întreaga operațiune de aterizare a continuat timp de 2 minute. La momentul unității de plantare de greutate a fost de aproximativ 270 de kg, din care echipamentul științific a avut 68 kg.
aterizare moale pe Luna am discutat programul corespunde cu cazul așa-numita plantare directă, și anume plantare nu este însoțită de ieșire preliminară Luna orbita satelitului.
Dacă ați găsit o greșeală în text, evidențiați cuvântul și apăsați Shift + Enter