Движение ИСЗ

ИСЗ выводятся на орбиты с помощью ракет-носителей, которые от старта до некоторой расчётной точки в пространстве движутся благодаря тяге, развиваемой ракетными двигателями. Этот путь, называемый траекторией выведения ИСЗ на орбиту или активным участком движения ракеты-носителя (РН), составляет обычно от нескольких сотен до двух-трёх тысяч километров. РН стартует, двигаясь вертикально вверх, и проходит сквозь наиболее плотные слои земной атмосферы на сравнительно малой скорости (что сокращает энергетические затраты на преодоление сопротивления атмосферы). При подъёме РН постепенно разворачивается, и направление её движения становится близким к горизонтальному. На этом почти горизонтальном отрезке сила тяги РН расходуется не на преодоление тормозящего действия сил притяжения Земли и сопротивления атмосферы, а главным образом на увеличение скорости. После достижения РН в конце активного участка расчётной скорости (по значению и направлению) работа РД прекращается; это – так называемая точка выведения ИСЗ на орбиту. 

 

 

Траектория полёта орбитальной ракеты

Траектория полёта орбитальной ракеты

Момент отделения головного обтекателя и последней ступени ракеты-носителя от ИСЗ-1. 1957 год (моделирование)

Момент отделения головного обтекателя и последней ступени ракеты-носителя от ИСЗ-1. 1957 год (моделирование)

Запускаемый ИСЗ, который несёт последняя ступень РН, автоматически отделяется от неё и начинает своё движение по некоторой орбите относительно Земли, становясь искусственным небесным телом. Его движение определяется пассивными силами (притяжение Земли, а также Луны, Солнца и других планет, сопротивление земной атмосферы и т.д.) и активными (управляющими) силами, если на борту ИСЗ установлены РД. Вид начальной орбиты ИСЗ относительно Земли зависит целиком от его положения, значения и направления вектора скорости в конце активного участка движения (в момент выхода ИСЗ на орбиту) и математически рассчитывается с помощью методов небесной механики. Если эта скорость равна и превышает (но не более чем в 1,4 раза) первую космическую скорость (8 км/с у поверхности Земли), а её направление не отклоняется сильно от горизонтального, то ИСЗ выходит на орбиту спутника Земли. Точка выхода ИСЗ на орбиту в этом случае расположена вблизи перигея орбиты. Выход на орбиту возможен и в других точках орбиты, напр. Вблизи апогея, но поскольку в этом случае орбита ИСЗ расположена ниже точки выведения, то сама точка выведения должна располагаться достаточно высоко, скорость же в конце активного участка при этом должна быть несколько меньше круговой скорости.

 

 

В первом приближении орбита ИСЗ представляет собой эллипс с одним из фокусов в центре Земли (в частном случае – окружность), сохраняющий неизменную ориентацию в пространстве. Движение по такой орбите называется невозмущённым и соответствует предположениям, что Земля притягивает по закону Ньютона, т.е. как шар со сферическим распределением плотности, и что на спутник действует только сила притяжения Земли.

 

Такие факторы, как сопротивление земной атмосферы, сжатие Земли, давление солнечного излучения, притяжение Луны и Солнца, являются причиной отклонений от невозмущённого движения. Изучение этих отклонений позволяет получать новые данные о свойствах земной атмосферы, о гравитационном поле Земли. Из-за сопротивления атмосферы ИСЗ, движущиеся по орбитам с перигеем на высоте нескольких сотен километров, постепенно снижаются и, попадая в сравнительно плотные слои атмосферы на высоте 120 – 130 км и ниже, разрушаются; они имеют, т. о., ограниченный срок существования.

 

 Первый ИСЗ  

Так, например, первый советский ИСЗ находился в момент выхода на орбиту на высоте 228 километров над поверхностью Земли и имел почти горизонтальную скорость 7,97 км/с. Большая полуось его эллиптической орбиты составляла 6950 км, период обращения 96,17 минут, а наименее и наиболее удалённые точки орбиты (перигей и апогей) располагались на высоте 228 и 947 километров соответственно. Спутник существовал до 04.01.1958, когда он, вследствие возмущений его орбиты, вошёл в плотные слои атмосферы.

 

Орбита, на которую выводится ИСЗ сразу после участка разгона РН, бывает иногда лишь промежуточной. В этом случае на борту ИСЗ имеются РД, которые включаются в определённые моменты на короткое время по команде с Земли, сообщая ИСЗ дополнительную скорость. В результате ИСЗ переходит на другую орбиту, например, стационарную. Межпланетные КА выводятся обычно сначала на орбиту спутника Земли, а затем переводятся непосредственно на траекторию полёта к планетам.


Источники:

- энциклопедия «Космонавтика», М., издательство «Советская энциклопедия», 1985.

Справочная информация

 

 

Контактная информация

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш)

Россия, 141070, Московская область, г.Королёв, ул.Пионерская, д.4

т. (495) 513-59-51
ф. (495) 512-21-00

e-mail: corp@tsniimash.ru
© 2000-2017 ФГУП ЦНИИмаш
На печать Карта сайта На главную