Николай Михайлович Иванов , Александр Иванович Мартынов - Проблема спуска космических аппаратов в атмосферах планет

задач спуска в
отрыве их друг от друга не гарантирует получения хорошего
решения .проблемы в целом.
Все задачи должны быть взаимно увязаны друг с другом;
по каждому вопросу необходимо иметь исчерпывающее об­
щее решение или по крайней мере ряд частных решений, поз­
воляющих использовать их при комплексном анализе. В ре­
зультате мы имеем дело с такой сложной системой, формали­
зация и решение которой требует участия специалистов
весьма широкого профиля, что также затрудняет общее ре­
шение проблемы.
К проблеме спуска относится весь комплекс вопросов,
связанных с организацией подхода КА к атмосфере планеты,
безопасным прохождением ее плотных слоев и обеспечением
мягкой посадки спускаемого аппарата (СА) в заданном
районе планеты. Согласно определению условно можно вы­
делить три взаимосвязанных участка спуска:
— участок подхода к плотным слоям атмосферы;
—« участок прохождения плотных слоев атмосферы;
! — участок обеспечения мягкой посадки.
На каждом из этих этапов необходимо решить ряд слож­
нейших вопросов, причем методы их решения существенно
различны.
Дадим краткую характеристику каждого из этих этапов
и выделим главные задачи, решение которых определяет в
целом успех решения всей проблемы.
2613—2

9

Подход к плотным слоям атмосферы

Для каждой планеты, окруженной атмосферой, условно
можно выделить границу ее плотных слоев. Это та макси­
мальная высота над поверхностью планеты, на которой аэро­
динамическая сила торможения СА становится соизмеримой
с силой притяжения планеты.
При полете КА выше этой границы можно считать, что
аэродинамическая сила не оказывает влияния на движение
аппарата. Внеатмосферный участок полета полностью опре­
деляет условия входа КА в плотные слои атмосферы, т. е. его
скорость и угол входа в плотные слои атмосферы Квх и
0 вх соответственно, а также координаты точки входа. Успех
решения задач спуска во многом зависит от точности обес­
печения начальных условий,, формирование которых начина­
ется еще при отлете КА с орбиты ИСЗ, когда выбирается и
осуществляется та или иная межпланетная траектория по­
лета. Последующими коррекциями этой траектории и доби­
ваются требуемых условий входа. При этом следует разли­
чать, что если угол входа практически можно обеспечить лю­
бой величины, то скорость входа почти полностью определя­
ется выбранной схемой полета.
Среди различных и многочисленных схем полета укажем
два основных класса схем, предусматривающих движение в
атмосфере планеты. В прямых десантных схемах космиче­
ский аппарат стартует с орбиты искусственного спутника
Земли на гиперболическую относительно Земли траекторию.
Параметры стартовой гиперболы обеспечивают в гелиосфере
(вне сферы действия Земли) полет по переходному эллипсу
между орбитами Земли и планеты назначения. В сфере дей­
ствия планеты космический аппарат движется по гиперболе
и десантируется на ее поверхность.
Орбитально-десантные схемы от прямых десантных отли­
чаются тем, что космический аппарат с гиперболической тра­
ектории переводится (путем торможения с помощью реактив­
ных двигателей, либо с использованием аэродинамического
торможения и последующим сообщением небольшого разгон­
ного импульса для поднятия перицентра орбиты) на орбиту
искусственного спутника планеты (ИСП), затем на поверх­
ность планеты десантируется планетный комплекс (СА).
Даже из описания только этих двух классов схем поле­
тов ясно, что с точки зрения качественного исследования воп­
росов движения космических аппаратов в атмосфере планет
необходимо рассматривать задачу спуска с межпланетной
Траектории, задачу выведения аппарата на орбиту ИСП с
помощью аэродинамического торможения, а также спуска с
орбиты ИСП.
Анализ траекторий полета к .планетам Солнечной систе­
10

мы показывает, что при исследовании прямого спуска и вы­
ведения космического аппарата на орбиту ИСП диапазон
скоростей входа составляет:

' 11 км/сек, --">