«Техника-молодежи» 1963 г. №3, с.6-7

За последние годы хроматография проникла в самые разнообразные сферы человеческой деятельности. С помощью хроматографических анализаторов геологи изучили газы, содержащиеся в породах Кольского полуострова. Анализ аминокислот, образующихся при гидролизе белков, дал биологам новые сведения о строении живого вещества, в животных жирах были найдены новые типы органических кислот. А недавно в зарубежной литературе появились сообщения о возможности использования портативного хроматографа на Луне. Специальный зонд должен взять образцы лунной коры, которые подвергнутся хроматографическому анализу. Результаты надеются передать на Землю.

Н. ВАРВАРОВ,
старший научный сотрудник

...точность траектории...

Так впервые в истории звездоплавания 12 февраля 1961 года советскими исследователями космоса был осуществлен вывод межпланетного аппарата на заданную трассу. Этот сложнейший эксперимент был снова блестяще повторен 1 ноября 1962 года при запуске автоматической межпланетной станции «Марс-1».

В чем. преимущество такого способа старта по сравнению со стартом космических ракет, направляемых к небесным телам непосредственно с поверхности Земли? Каково значение его для космонавтики?

Автоматические межпланетные станции — это, по существу, последние ступени ракет-носителей. А известно, что при разгоне до необходимой скорости ракеты, стартующей с Земли, она должна не только двигаться в течение некоторого времени, строго выдерживая заданные направления и скорость, но и вовремя сбрасывать отработавшие ступени, включать и выключать двигатели, изменять режим их работы. Вполне понятно, что какой бы совершенной ни была автоматика, всегда могут быть некоторые отклонения от расчетных данных. Эти ошибки, накопленные во время движения ракеты на участке разгона, неизбежно приведут к отклонению фактической траектории от расчетной. При запуске со спутника Земли представляется возможность учесть эти ошибки, накопившиеся во время полета ракеты-носителя от Земли до орбиты спутника. Почему? Да потому, что всегда можно с большой точностью определить такие параметры движения спутника, как высоту, скорость и направление его полета. Уточненные параметры движения стартовой базы — космической ракеты-носителя межпланетной станции могут быть учтены при выведении станции на межпланетную трассу. А это очень важно. Малейшая ошибка в скорости полета или направлении движения станции грозит тем, что она не встретится с планетой назначения. Так, например, ошибка в величине скорости, сообщенной межпланетной станции, направляемой к Венере, всего на 1--3 м/сек (при полной скорости порядка 11 тыс. м/сек, то есть на 1-3 тысячных процента) и ошибка в направлении скорости на 0,1-0,3° могут привести к изменению минимального расстояния АМС от Венеры почти на 100 тыс. км. При перелете же к Марсу погрешность в скорости, равная всего 30 см/сек, или ошибка в направлении скорости на одну угловую минуту приведут к отклонению корабля от заданной траектории вблизи Марса на 20 тыс.км.

Второе преимущество запуска со спутника Земли состоит в том, что межпланетному аппарату можно сообщить дополнительную скорость, чуть ли не в три раза меньшую. Ведь, находясь на спутнике, космическая ракета — носитель АМС уже имеет скорость порядка 8 км/сек, и ей надо добавить всего 3-4 км/сек. А известно, что чем меньше величина добавочной скорости, тем меньше будут и ошибки при выведении станции на межпланетную трассу.

...своевременный пуск...

Запуск межпланетной станции со спутника Земли — этой подвижной платформы — значительно повышает точность вывода ее на трассу. Известно, что отклонение во времени старта, например при перелете к Луне, всего на 10 сек. вызывает смещение точки встречи ракеты с поверхностью Луны на 200 км. И это при скорости движения Луны вокруг Земли, равной примерно километру в секунду, и при среднем расстоянии в 384 тыс. км! К еще большим отклонениям приведет ошибка во времени старта при перелете к планетам солнечной системы. Так, ошибка во времени старта на 1 мин. вызовет отклонение фактической орбиты от расчетной при перелете к Венере на 100 тыс. км, а к Марсу — на 135 тыс. км. Объясняется это тем, что Венера и Марс даже в периоды великих противостояний (раз в 15— 17 лет) удалены от Земли соответственно в 100 и 150 раз дальше, чем Луна. Кроме того, и движутся они вокруг Солнца с большими скоростями, чем Луна: Венера движется со скоростью 34, а Марс — 24 км/сек.

Запуск со спутника снимает сложности, связанные со временем старта. Он может быть произведен в заданной точке и в определенное время.

Когда межпланетная станция запускается с поверхности Земли, ученые вынуждены учитывать положение планеты назначения относительно плоскости эклиптики, то есть плоскости, в которой все планеты обращаются вокруг Солнца, и местонахождение планеты назначения на орбите. Эта на первый взгляд легкая задача превращается на практике в весьма трудную проблему навигации. Ведь при запуске с Земли приходится вносить необходимые коррективы в траекторию полета ракеты. И хотя внесение таких поправок возможно, все же траектория выведения АМС на трассу усложняется, а следовательно, увеличивается и возможность накопления ошибок. При старте же ее спутника Земли значительно проще определить момент, когда планета, на которую совершается перелет, будет находиться в наивыгоднейшем положении. Таким образом, используя для запуска АМС подвижную платформу, обращающуюся вокруг Земли, ученые получают значительно большее число позиций, с которых возможен запуск межпланетных станций.

... большая грузоподъемность...

Космические аппараты, стартуя со спутника Земли, могут иметь на борту значительно больший полезный груз, чем при запуске с поверхности Земли. Дело в том, что вес полезного груза АМС зависит не только от величины скорости, которую нужно сообщить станции, чтобы обеспечить ее перелет к планете, но и от угла наклона вектора скорости к земной поверхности. Ракета, стартующая с Земли, может достичь необходимой скорости, двигаясь строго вертикально к земной поверхности или же сохраняя по отношению к ней направление движения, близкое к горизонтальному. Но известно, что чем больше угол наклона траектории полета к поверхности нашей планеты, тем более ощутимым становится ее притяжение. Это ведет к дополнительному расходованию топлива, требует большей тяги для выведения космического аппарата на межпланетную трассу. Другое дело при запуске АМС с борта тяжелого искусственного спутника Земли. С него можно осуществить старт космической ракеты — носителя АМС почти в горизонтальной плоскости. А на это потребуется значительно меньший расход топлива, поэтому возрастет и вес полезного груза, то есть научной, измерительной и другой аппаратуры.

При этом следует учитывать, что наиболее сложная часть старта с борта спутника Земли — это запуск двигателей космической ракеты в строго определенное время в условиях невесомости, а также ориентация и стабилизация ракеты во время работы ее двигателей. Все это потребовало при запуске АМС к Венере и Марсу решения сложных задач, многие из которых экспериментальной проверке на Земле не поддаются и могут быть решены лишь теоретически.

...правильная ориентация...

Таковы основные преимущества старта космических аппаратов с подвижных платформ — спутников Земли. Однако следует учитывать, что такой метод старта весьма сложен с технической точки зрения. Для того чтобы успешно решить эту задачу, нужно прежде всего сориентировать тяжелый спутник и стабилизировать его положение в пространстве. Нужно обеспечить спутнику строго определенное положение по отношению к окружающим небесным телам: Земле, Солнцу и планетам.

Автоматическая межпланетная станция «Марс-1» (на монтажной подставке).

Для чего это нужно? Представьте себе свободно летящее тело, например брошенный камень. Он летит, беспорядочно кувыркаясь. То же самое происходит и со спутником Земли, если его не удерживать в определенном положении. Вполне понятно, что с «кувыркающегося» спутника невозможно осуществить старт управляемой ракеты в заданном направлении. Поэтому, прежде чем осуществить запуск космической ракеты-носителя с межпланетной станции, нужно обеспечить строгую ориентацию спутника Земли — носителя АМС и стабилизацию его положения в пространстве.

Советские исследователи успешно решили эту сложную техническую задачу благодаря весьма совершенным системам автоматического управления полетом космических аппаратов, начиная от старта их с Земли и до выхода на заданную межпланетную трассу. Как известно, автоматическая межпланетная станция, запущенная в сторону Венеры, прошла вблизи этой планеты на расстоянии 100 тыс. км. Измерение трассы полета «Марс-1» показывает, что и этот космический посланец пройдет, даже без учета коррекции его траектории, вблизи Марса на расстоянии 193 тыс. км.

Столь высокая точность запуска космических межпланетных аппаратов, достигнутая советскими учеными, показывает, сколь совершенной техникой автоматического управления обладают сегодня советская космическая наука и техника.

Итак, старт с борта искусственного спутника Земли имеет свои неоспоримые преимущества перед стартом космических ракет непосредственно с поверхности нашей планеты. Правда, тяжелые спутники, с которых стартовали управляемые космические ракеты — носители АМС, направляемые к Венере и Марсу, еще не являются стационарными космическими стартовыми платформами. Но это начало осуществления идеи межпланетных станций типа межпланетного вокзала, приспособленного для отправки в глубины вселенной космических кораблей и их приема из дальних космических рейсов. Такие станции, созданные в будущем вблизи нашей планеты, значительно расширят возможности проникновения в космос. Ведь они помогут снять ограничения, связанные с тем, что не все места старта на Земле одинаково выгодны для реализации межпланетных перелетов. Кроме того, они позволят запускать более тяжелые космические корабли к планетам.