Российский транспортный пилотируемый космический корабль «Союз МС-17» побил абсолютный рекорд по скорости полета. С момента старта ракеты с космодрома Байконур до момента стыковки с Международной комической станцией прошло всего 3 часа и 3 минуты. Американская же новинка – шаттл Crew Dragon – месяц спустя долетела до МКС за 17 часов. Почему скорость полета отечественных и зарубежных космических кораблей настолько разнится?
«Сползание» МКС
МКС располагается на высоте 410 километров над уровнем моря на практически круговой орбите. Вокруг Земли она оборачивается за 90 минут на первой космической скорости (7,6 км/с). Космические корабли выводятся на опорную орбиту ракетами-носителями с высоты в 200 километров. Чтобы преодолеть это оставшееся расстояние, корабль должен набрать дополнительных 100 м/с.
Из-за трения об атмосферу (пусть она и разреженная, но все равно она там есть) МКС постоянно тормозится и «сползает». Таким образом, ее приходится все время поднимать, корректируя орбиту. И для того, чтобы состыковать корабль со станцией, нужно точно знать, на какой высоте она окажется в момент сближения.
Эпоха космических станций началась в середине 1980-х. Тогда путь до "Мира" занимал двое суток, а точнее, 50 часов. За это время корабль делал несколько витков вокруг Земли. На шестом витке связь корабля с центром управления прерывалась. Это делалось специально, чтобы его подзарядить. Космический корабль все время поворачивали к Солнцу, закручивая.
Так что экипаж буквально укачивало. Если бы схема полета была односуточной, то экипажу пришлось проводить стыковку в состоянии космической болезни, что не есть хорошо, потому что часто приходится действовать вручную. А так, на второй день космонавты чувствуют себя лучше.
Нестандартные трассы
Сокращенную схему полета за 6 часов и 4 витка разработала РКК «Энергия» в «нулевых». Это стало возможным благодаря тому, что измерения и расчеты для перехода космического корабля на орбиту фазирования, с которой финальный маневр перед стыковкой со станцией стали делать уже на Земле, а не в ход полета в космосе. Но чтобы встать на нужную для сближения орбиту, нужно было потратить все еще 10-12 часов.
Космическая дорога стала короче с появлением ракеты «Союз-2.1». Имеющаяся у нее цифровая система управления очень точно выводила на нужную орбиту. Аналоговый процесс корректировки занимал несколько витков. Теперь космический полет занимает только 2 витка, совершаемых за 3 часа.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Секрет кроется в особенностях выбора орбиты полета МКС и небесной механике. Так, ракета-носитель может вывести нагрузку на орбиту с отклонением, не превышающим географическую широту космодрома, если он расположен южнее или севернее экватора. Байконур находится на широте примерно 46°, а Канаверал – 28°. И потом, орбита, на которой летает МКС, имеет классическое для нашей страны наклонение в 51,6°. Так что полетные космические трассы американцев как минимум не стандартные.
Квазикомпланарное выведение
В момент запуска космический корабль должен находиться в одной плоскости с МКС, ведь Земля вращается вокруг своей оси. И попасть в пусковое окно становится проще, когда космодром находится в той же плоскости. При двухвитковой схеме полета угол между космодромом во время пуска и станцией в орбитальной плоскости станции, то есть фазовый угол, примерно 5°. В момент пуска космического корабля, станция пролетает прямо над космодромом.
В «Роскосмосе» уже придумали одновитковую схему полета за 2 часа, ведь технически корабль может оказаться на фазе сближения со станцией всего за два импульса. Для этого нужно просто невероятно точно прицелиться в МКС и повести корабль по орбите под невероятно точным углом наклона к экватору.
Специалисты РКК «Энергия» высчитали, что это можно сделать, даже если плоскость орбиты корабля будет и не столь точно совпадать с плоскостью орбиты МКС. Стыковку облегчит гораздо больший диапазон углов наклонения. Это так называемое квазикомпланарное выведение, когда корабль и станция вращаются не совсем в одной и той же плоскости.
Не до усовершенствования
Интересно, что корабли Crew Dragon компании SpaceX Илона Маска считаются самыми современными, но к МКС летят по старинке, около суток. Они оставили за собой право большей погрешности в точности. Если на одном витке что-то не так, исправили. Потом еще чуть поправили.
Да и на мысе Канаверал слишком плохая погода для того, чтобы выжидать 100-процентное попадание в пусковое окно.
«Наши добивались, чтобы побыстрее состыковаться, использовать самую совершенную модель атмосферы. А американцы не стали напрягаться, они решили, что, черт возьми, они уж лучше больше топлива потратят, чем возиться с этой усовершенствованной моделью атмосферы. То есть такой подход более практичный, если хотите», – заявлял ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также: