Ракеты имеют удивительно длинную и богатую историю, какой не может похвастаться ни один из существующих летательных аппаратов. Еще около 1500 г. китаец Ван-Ху предпринял попытку «космическогополета» (безусловно, мифического). Он сел в бамбуковое кресло, к которому было привязано 47 ракет. Когда все 47 ракет были одновременно зажжены, то Ван- Ху больше никто и никогда не видел.
Все последующее время, вплоть до нашего столетия, на ракеты обычно смотрели как на нечто, способное шуметь, взлетать, сверкать и взрываться. В новой роли носителей спутников и космических кораблей ракеты должны взлетать без взрыва, пусть и со страшным грохотом.
Активный участок выведения — самый напряженный из всех этапов полета. В процессе его осуществления конструкция ракеты, как и нервы ее создателей, находятся в предельном напряжении. За считанные минуты высоко в атмосфере сгорают сотни, а то и тысячи тонн топлива. Укрощенный огонь с легкостью поднимает вверх, в просторы космоса разведчиков Земли, ее посланцев.
Мы постараемся познакомить читателей с этой занимательной и интересной частью космической баллистики — выведением на орбиту, с ее достижениями и трудностями.
ГРАН�ЧНЫЕ УСЛОВ�Я
Участок выведения предназначен для подъема космического аппарата над поверхностью Земли (планеты) и разгона его до надлежащей скорости.
Вывод космического аппарата на орбиту Земли осуществляется с помощью космического комплекса. При наземном старте космический комплекс включает ракету-носитель и полезную нагрузку. В случае воздушного старта комплекс будет включать самолет-носитель, ракетный ускоритель и полезную нагрузку. Полезной нагрузкой является сам космический аппарат.
Участок траектории, на котором полет осуществляется с работающим ракетным носителем, называется активным. Для одноступенчатой ракеты весь участок выведения активный, тогда как при использовании многоступенчатой ракеты траектория выведения может состоять из нескольких активных участков, отделенных друг от друга участками полета по инерции (в интервалах разделения ступеней и запуска двигателей последующих ступеней).
Начальной точкой траектории выведения на орбиту при наземном старте является точка старта ракеты-носителя, положение которой на поверхности Земли заранее предопределено. В этот момент ракета имеет скорость, обусловленную вращением нашей планеты. Для баллистиков активный участок начинается не с команд «протяжка», «есть предварительная», «есть главная» и т. д., а с момента отделения ракеты от стартового стола. В число граничных условий включается также направление тяги двигателей в этот момент.
При воздушном старте в число граничных условий включаются, кроме того, высота, скорость и направление полета самолета в момент отделения от него носителя.
Земля тоже участвует в выводом космического аппарата на орбиту Земли. Находясь на поверхности Земли, носитель за счет ее вращения еще до старта приобретает некоторую скорость. На экваторе эта скорость составляет немалую величину, равную 460 м/сек. На широте космического Байконура, скорость уменьшается и достигает всего 320 м/сек. Значит, еще до старта американский «Аполлон» «бесплатно» превысил скорость «Союза» на 140 м/сек. Для компенсации этой скорости ракете-носителю «Союза» потребовалось выводить на орбиту �СЗ дополнительно топлива (по сравнению с его стартом из района экватора). С этой точки зрения старт с мыса Кеннеди оказывается более выгодным, чем с Байконура.
Граничные условия, т. е. характеристики движения в момент выключения двигателя ракеты-носителя, могут быть сформулированы различным образом.
Для баллистический ракет основной характеристикой служит дальность полета. Поэтому граничные условия для них обычно не фиксируются в виде каких-то числовых характеристик, например, высоты в момент выключения двигателя или скорости полета?. Здесь граничным условием являетея дальность полета, а высота выбирается так, чтобы получить заданную дальность.
При выведении на низкие орбиты спутников Земли принципиальное значение имеет время существования.