Odissei Mars 2001 Mars: Atmosfernoe tormozhenie
Odissei Mars 2001: Atmosfernoe tormozhenie
Chto takoe atmosfernoe tormozhenie?
Atmosfernoe tormozhenie (aerobraking) - takaya tehnika kosmicheskogo poleta, kogda dvizhushiisya po orbite apparat zadevaet raz za razom verhnie sloi atmosfery planety. Trenie atmosfery o poverhnost' apparata tormozit ego i perevodit na bolee nizkuyu orbitu. Povorotom paneli solnechnyh batarei mozhno dobit'sya rezkogo povysheniya soprotivleniya apparata dvizheniyu i. Eto pozvolyaet chastichno kontrolirovat' dvizhenie kosmicheskogo apparata v atmosfere.
Vmesto togo, chtoby ispol'zovat' raspolozhennye na bortu reaktivnye
dvigateli i tratit' toplivo dlya izmeneniya orbity kosmicheskogo apparata,
atmosfernoe tormozhenie ispol'zuet vozdushnuyu obolochku planety kak
dlya tormozheniya, tak i dlya upravleniya apparatom.
Eta tehnika, odnako, chem-to napominaet hozhdenie pod parusom ili
upravlenie avtomobilem: uspeh atmosfernogo tormozheniya ochen' sil'no
zavisit ot tochnosti vozhdeniya apparata, znaniya pogody na planete
i chetkogo ponimaniya deistvuyushih na apparat sil.
Tormozhenie
Soprotivlenie atmosfery - sily terniya, deistvuyushie na kosmicheskii apparat, kogda on prohodit chereh verhnie sloi atmosfery - zamedlyayut ego dvizhenie. Kazhdyi prolet cherez atmosferu ponizhaet vysotu poleta apparata. Mnogokratnye "tormozyashie prolety" ("drag passes", kak ih nazyvayut) privodyat k tomu, chto nachal'naya ellipticheskaya "yaiceobraznaya" forma orbity smenyaetsya ozhidaemoi krugovoi.
Plan kazhdogo proleta atmosfery poyavlyaetsya v rezul'tate kropotlivoi raboty komandy navigatorov, inzhenerov i uchenyh, kotorye opredelyayut rezul'taty predydushih passazhei, obrabatyvayut izmereniya, ocenivayut vysotu i plotnost' atmosfery i ee vzaimodeistvie so slozhnoi geometriei apparata. Dlya kazhdogo proleta opredelyayutsya nailuchshie tochki vhody i vyhoda iz atmosfery dlya priblizheniya k orbite, na kotoroi budet nachato vypolnenie nauchnoi missii apparata.
"Atmosfernoe tormozhenie - predel'no slozhnaya zadacha, no ee stoit reshit'", govoryat inzhenery ekspedicii, "potomu, chto etot manevr pozvolyaet otkazat'sya ot bol'shogo (i tyazhelogo) zapasa topliva kotoryi byl by neobhodim, esli by apparat vyvodilsya na zadannuyu orbitu obychnym sposobom".
Tormozhenie v atmosfere snizhaet massu i ekonomit den'gi
Bol'shoi i tyazhelyi apparat trebuet dlya svoego zapuska ochen' dorogoi raketonositel'. NASA ochen' sil'no snizila stoimost' issledovatel'skih kosmicheskih ekspedicii tem, chto nachala ispol'zovat' nebol'shie kosmicheskie apparaty, dlya zapuska na men'shih, bolee deshevyh raketah chem te, kotoryi ispol'zovalis' dlya proshlyh mezhplanetnyh poletov. Novye tehnologicheskie issledovaniya pozvolili sozdat' miniatyurnye instrumenty i elektroniku. V rezul'tate, bol'shinstvo mezhplanetnyh apparatov segodnya kak minimum v dvoe men'she apparatov skonstruirovannyh 10 ili bolee let nazad, i oni mogut byt' vyvedeny na orbitu otnositel'no nebol'shimi raketami.
No na samom dele ne vazhno naskol'ko mal sam kosmicheskii apparat. Dlya togo, chtoby vyiti na zadannuyu orbitu vokrug planety, on dolzhen imet' vozmozhnost' zatormozit'sya vblizi nee, gde gravitacionnye sily zahvatyat ego. (Aerozahvat - blizkii rodstvennik "atmosfernogo tormozheniya" - eshe ni razu ne ispol'zovannyi metod, v kotorom ispol'zuetsya trenie ob atmosferu dlya perevoda kosmicheskogo apparata s mezhplanetnoi traektorii na okoloplanetnuyu orbitu. Takoi metod na trebuet ogromnogo kolichestva topliva, kotoroe segodnya ispol'zuetsya dlya vyvoda apparata na orbitu vokrug Marsa.) Posle togo kak apparat byl zahvachen planetoi, ego eshe neobhodimo perevesti na orbitu s opredelennoi geometriei, kotoraya zavisit ot zadach, postavlennyh pered ekspediciei. V nastoyashee vremya izvestny dva sposoba perevoda apparata na zadannuyu orbitu: ispol'zovanie himicheskih reaktivnyh dvigatelei ili atmosfernoe tormozhenie.
Dazhe dlya nebol'shih kosmicheskih apparatov vyvod na orbitu vokrug planety trebuet bol'shogo kolichestva topliva. Pochti polovina polnoi massy Odisseya - prosto toplivo, kotoroe budet izrashodovano v hode primerno 20-minutnogo tormozheniya pri vyhode na orbitu Marsa. Bez posleduyushego tormozheniya v atmosfere potrebovalos' by eshe bol'shoe dopolnitel'noe kolichestvo topliva dlya vyvoda Odisseya na final'nuyu orbitu. Etot dopolnitel'nyi ves prevysil by vozmozhnosti nedorogih raketonositelei, dlya zapuska prishlos' by ispol'zovat' bolee moshnuyu raketu, chto sil'no udorozhilo by proekt.
Kak Odissei tormozit v atmosfere
Manevr atmosfernogo tormozheniya, kotoryi dolzhen vypolnit' Odissei, mozhno razdelit' na tri osnovnyh fazy, kotorye inzhenery proekta nazvali 'fazoi vhoda', 'osnovnoi fazoi' i 'fazoi vyhoda'. Faza vhoda proishodit v techenii pervyh 4-8 oborotov posle dostizheniya Marsa. Eta faza budet ispol'zovana dlya tochnogo opredeleniya kak budet vesti sebya apparat pri vhode i vyhode iz atmosfery. Eto pomozhet opredelit' dostatochno li horosh razrabotannyi komandoi Odissei plan atmosfernogo tormozheniya i ih predpolozheniya o marsianskoi atmosfere.
Moshneishii pylevoi shtorm, kotoryi shel vo vremya podleta Odisseya k Marsu, mog sushestvenno izmenit' vysotu i plotnost' ego atmosfery - vazhneishie parametry atmosfernogo tormozheniya. Pervyi snimok Marsa, sdelannyi v hode etoi ekspedicii sistema postroeniya izobrazhenii po teplovomu izlucheniyu na rannei stadii atmosfernogo tormozheniya, budet issledovan na predmet vozdeistviya shtorma na atmosferu. Svoim vzglyadom na etot shtorm takzhe dolzhen podelit'sya "blizhaishii rodstvennik" Odisseya - Mars Global Serveer (Mars Global Surveyor), kotoryi vse eshe obrashaetsya vokrug Marsa. Esli po kakim-libo prichinam Global Surveyor ne smozhet vypolnyat' etu zadachu, to monitoringom atmosfery Marsa zaimetsya sam Odissei, s pomosh'yu infrakrasnoi kamery, vhodyashei v sostav ego sistemy postroeniya izobrazhenii po teplovomu izlucheniyu.
Osnovnaya faza atmosfernogo tormozheniya nachnetsya kogda blizhaishaya tochka orbity apparata okazhetsya na vysote poryadka 100 km nad poverhnost'yu Marsa. (Eta tochka orbity nazyvaetsya "periarii" ("periapsis"). na etoi stadii apparat sovershit priblizitel'no 380 proletov cherez atmosferu v techenii 78 dnei. Kazhdyi passazh umen'shaet vysotu kosmicheskogo apparata i delaet ego orbitu vse bolee krugovoi. Odnovremenno, s kazhdyi proletom, blizhaishaya k poverhnosti Marsa tochka orbity budem smeshat'sya na sever, proidet vblizi severnogo polyusa Marsa, a zatem nachnet dvigat'sya k "drugoi storone" planety.
Nauchnaya komanda Odisseya budet periodicheski vklyuchat' bortovye dvigateli dlya korrektirovki dvizheniya pered nekotorymi proletami cherez atmosferu. Takie korrekcii mogut byt' nuzhny esli obnaruzhitsya, chto apparat proletaet slishkom vysoko ili slishkom nizko v atmosfere.
Pri prolete cherez atmosferu polet apparata budet upravlyat'sya komandami, kotorye budet pomnit' bortovoi komp'yuter. Kazhdyi prolet budet nachinat'sya s razogreva nebol'shih dvigatelei maloi tyagi, kotoryi mogut vypolnyat' nebol'shie korrekcii v poslednyuyu minutu pered vhodom v atmosferu. Radioperedatchiki na vremya proleta budut vyklyuchat'sya, dlya ekonomii energii na etih etapah. Ekonomiya energii pri prolete vazhna potomu, chto v eto vremya na Odissei ne budet postupat' elektrichestvo ot solnechnyh batarei. Dve solnechnye paneli budut deistvovat' kak tormoznye parashyuty i dolzhny nahodit'sya szadi ot apparata, kotoryi budet dvigat'sya "licom vpered" v marsianskoi atmosfere.
Faza vyhoda zaimet neskol'ko poslednih dnei atmosfernogo tormozheniya. V eto vremya orbita Odisseya budet vse eshe ellipticheskoi. Nizhnyaya ee tochka (periarii) budet prohodit' na vysote 120 km nad planetoi, a samaya dal'nyaya (apoarii) - primerno na 400-kilometrovoi vysote, na kotoroi i predpolagaetsya vesti nauchnye issledovaniya. Bortovye dvigateli budut vklyuchat'sya takim obrazom, chtoby uvelichit vysotu periareya do teh zhe 400 km, to est' sdelat' final'nuyu orbitu krugovoi.
Zdes' http://mars.jpl.nasa.gov/odyssey/gallery/video/video.html vy mozhete uvidet' neskol'ko videofragmentov o stadii atmosfernogo tormozheniya Odisseya.
(Sostavleno po materialam saita NASA Odyssey, perevod M.E.Prohorova.)
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Mars Odissei 2001 - Mars - atmosfernoe tormozhenie - atmosfera - aerobraking
Publikacii so slovami: Mars Odissei 2001 - Mars - atmosfernoe tormozhenie - atmosfera - aerobraking | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
