Можно представить себе следующую схему выведения спутника на орбиту. Вначале, ракета, носитель ускорения, выносит вертикально вверх, достигает предельной высоты, а затем включаются горизонтальные двигатели и космический аппарат разгоняется до необходимой скорости.
Эта схема выведения получила название вертикальной в отличие от наклонной, при которой одновременно с подъемом на
высоту происходит отклонение траектории от вертикального направления. Многочисленные исследования показали, что вертикальная схема выведения с точки зрения экономичности во многом уступает наклонной.
�звестный немецкий ученый Г. Оберт, выполнивший обширные исследования наклонных траекторий активного полета, еще в 1928 г. критиковал другого немецкого пионера космических полетов за его приверженность к вертикальной схеме выведения как особенно неэкономичной по сравнению с наклонной.
Однако в жизни случаются необъяснимые чудеса. Несмотря на то что критика Оберта была полностью справедлива, американские искусственные спутники, равно как и все другие спутники класса «Эксплорер», по иронии судьбы, был выведен на орбиту по схеме, близкой к вертикальной, которая была подвергнута критике за тридцать лет до запуска спутника.
Необходимо, правда, оговориться, что эффективность вертикального выведения быстро возрастает при кратковременных включениях двигателей, создающих большое ускорение, что приближается к наиболее благоприятной ситуации — мгновенному сгоранию топлива (или импульсному режиму тяги). Однако с точки зрения достижения высоких скоростей, необходимых для космических полетов, такие режимы не могут быть использованы при старте с поверхности Земли из-за чрезмерных аэродинамических потерь и аэродинамического нагрева.
�наче обстоит дело, если планета лишена атмосферы. В этом случае атмосфера уже не препятствует быстрому разгону, т.е. импульсному режиму работы двигателя, а вертикальная схема становится энергетически целесообразной.
Чтобы как-то уменьшить влияние атмосферы, создан ряд проектов запуска ракет с больших высот. Об одном из таких проектов — запуске ракеты с летящего на большой высоте самолета, хотя старт там был не вертикальным, но близким к импульсному. К.Стелинг предложил распространить указанный метод на запуск с помощью аэростата-баллона высоких ракет, выводящих спутник, или даже на полет к Луне. Этот метод был применен в проекте «Фар-Сайд» в сентябре 1957 г. Четырехступенчатая ракетная система на твердом топливе была поднята на высоту 30 км, после чего стартовала вертикально. Слабое влияние атмосферы позволило использовать импульсные режимы тяги с начальной перегрузкой 80, а в момент выгорания топлива второй ступени — 150.
После промежуточного участка свободного полета были включены двигатели третьей и четвертой ступеней. Такие перегрузки недопустимы для человека и их могут выдержать только достаточно простые приборы системы управления.