Книга будет полезна специалистам по космической технике, а также студентам и преподавателям соответствующих учебных заведений.
Предисловие
Быстрое развитие в последнее десятилетие ракетной и космической техники привело к постепенному практическому освоению человеком космического пространства, предсказанному великим русским ученым К. Э. Циолковским — основоположником теории космических полетов.
Запуск первого искусственного спутника Земля, первый космический полет человека, запуски лунников, автоматических станций к Венере и Марсу, как и последние достижения космической техники в освоении Луны имеют исключительную научную ценность. Сумма приобретаемых знаний в области освоения космоса растет и постепенно появляется необходимый опыт. Поэтому большое значение приобретает литература, освещающая достижения в разработке теории космических полетов и проектирования космических аппаратов. В предлагаемой читателю книге рассмотрены основные вопросы теории полета в неразрывной связи с некоторыми элементами проектирования искусственных спутников Земли (ИСЗ)—представителей так называемого «ближнего космоса», без изучения теории полета котврых немыслимо понимание космической техники и космических полетов в более широком аспекте. В основу книги положены теоретические работы, выполненные авторами в 1950—1959 гг. и дополненные результатами исследований, проведенных в последние годы. Начатые задолго до наступления эры спутников, они были направлены на развитие теории космических полетов. Эти работы встретили глубокое понимание и пользовались поддержкой академика С. П. Королева — крупнейшего советского ученого и конструктора в области ракетно-космических систем и исследований космического пространства. Первая глава книги 'посвящена вопросам выведения спутника "а орбиту. Разработанные в ней методы выведения на орбиту спутника максимального веса доводятся до инженерных расчетов. " этой главе даются также основные понятия о невозмущенном Движении спутника, используемые в последующих разделах книги. • Вторая глава знакомит читателя с проб'лемой спуска космиче-ш* аппаратов с орбиты на Землю. Рассматривается как балли-
стический, так и планирующий спуск, главным образом с точки зрения траекторий, обеспечивающих допустимые перегрузки и температуры при аэродинамическом нагреве.
В третьей главе дана теория полета ИСЗ по орбите в той постановке, в какой она удобна для инженерного применения. Наряду с простыми формулами, позволяющими учитывать при расчете движения спутника влияние нецентральное™ поля сил земного тяготения, притяжения Луны и Солнца, сопротивления атмосферы и давления света, приведены в необходимых случаях методики расчетов с применением электронных вычислительных машин. В этой главе, как и в двух предыдущих (а также в четвертой), разрабатываемые методы подчинены единому правилу: точность расчетов должна соответствовать 'поставленным задачам. Следует отметить, что вывод некоторых формул дан в сокращенном виде ввиду громоздкости и сложности выкладок.
Четвертая глава посвящена анализу ошибок выхода спутника на орбиту, возникающих в результате неточного управления движением космического аппарата на участках действия тяги двигателей. Решается один из возможных вариантов задачи встречи двух спутников на орбите. Рассматриваются изменения орбиты с помощью, приложенных импульсных сил. Здесь выводятся полученные еще в 1954 г. на основе линеаризации уравнения возмущенного движения по околокруговой орбите, которые в дальнейшем были развиты другими авторами.
В пятой главе изложены основные принципы определения ор'биг искусственных спутников и любых других космических аппаратов по результатам измерений.
Заключительная шестая глава освещает некоторые частные вопросы движения 'Спутника вокруг центра масс л од влиянием внешних сил и управляющих моментов.
Авторы полагают, что их труд, являющийся первым опытом комплексного изложения теоретических вопросов с вопросами проектирования ИСЗ, не свободен от недостатков, поэтому они будут признательны читателям, направившим свои замечания по адресу: Москва И-51, Петровка, 24, Изд-во «Машиностроение».
Авторы выражают свою искреннюю признательность всем лицам, которые приняли участие в просмотре рукописи и способствовали выходу книги в свет.
Оглавление
Стр.
Предисловие ............................. 5
Глава I. Выведение спутника на орбиту................. 7
1.1. Невозмущенное движение спутника.............. &
Вывод основных зависимостей................ 8
Расчетные формулы для невозмущенной зллипт;г-:ес.<ий орбиты 20
Выбор положения плоскости орбиты............. 25
1.2. Выведение спутника на орбиту без дожога топлива......27
Наивыгоднейшая программа для угла тангажа при постоянном
расходе топлива на активном участке ............ 29
Методика расчета наивыгоднейшей программы ((рпр) на активном участке........................ 38-
1.3. Выведение спутника на орбиту с дожогом топлива...... 47
Определение оптимальной точки перехода ........... 47
Выбор активного участка для выведения спутника на круговую
орбиту с дожогом топлива................ . 56
Глава П. Спуск спутника с орбиты на Землю..............63
2.1. Баллистический спуск....................64/
Перегрузки при баллистическом спуске............66
Зависимость степени нагрева аппарата от параметров входа его
в атмосферу........................ 70'
Оценка точности приземления................ 74
2.2. Планирующий спуск..................... 81
Расчетное движение на атмосферном участке спуска...... 83
Оценка влияния отклонений величины утла входа в атмосферу
на дальнейшее движение спутника.............91
2.3. Планирующий спуск спутника с малым аэродинамическим качеством...........................93
Глава III. Анализ влияния возмущающих сил, действующих на орбите . . 99
3.1. Метод оскулирующих элементов................93
Вывод уравнений для элементов орбиты Q, р, <.........101
Вывод уравнений для элементов орбиты е и to..........103
3.2. Возмущения орбит, вызываемые влиянием сжатия земного
эллипсоида........................109
Возмущения долготы узла и..................112
Возмущения параметра орбиты р................113
Возмущения наклонения орбиты i..............114
Возмущения эксцентриситета е.................114
Возмущения аргумента перигея w...............116
Возмущения радиуса-вектора г и высоты полета /(......1191
Расчет времени полета ............... 120
294
33 Возмущающее влияние аномалий силы тяжести на орбиту спутника ".............................. 125
3.4. Возмущения, обусловленные влиянием Луны и Солнца.....128
Изменение долготы узла Q и положения перигея м......134
Изменение наклонения i орбиты ............ 135
Изменение большой полуоси а орбиты.............137
Изменение эксцентриситета е орбиты ............. 139
Численный пример расчета возмущений элементов орбиты ИСЗ,
вызываемых влиянием Луны и Солнца............140
3.5. Оценка возмущающего действия атмосферы. Определение времени существования спутника ................145
Выбор вида аппроксимирующей функции для плотности Q . . . 147 Интегрирование уравнений движения в пределах одного витка 150 Вывод конечных формул для определения времени существования спутника........................167
3.6. Влияние давления солнечного света.............175
Глава IV. Отклонения орбиты, вызываемые ошибками вывода спутника 178
4.1. Точность вывода на орбиту спутника без дожога топлива ... .179
4.2. Влияние отклонений элементов конца активного участка на элементы переходного эллипса для спутника с дожогом топлива . .188
Изменение апогейного расстояния...............190
Изменение времени полета .................. 194
Отклонение положения апогея................199
4.3. Влияние отклонений параметров дожога на орбиту..... 204
Определение начальных возмущений, вызываемых отклонениями
параметров дожога.....................205
Отклонения круговой орбиты ................. 211
Количественная оценка влияния отклонений параметров дожога
на движение спутника после дожога.............215
4.4. Задача встречи двух спутников на орбите...........216
Глава V. Об определении орбит искусственных спутников........223
5.1. Основные принципы определения орбиты...........223
5.2. Влияние ошибок измерений на точность определения орбиты . . 228 Системы координат.....................228
5.3. Влияние неточного учета действующих сил..........232
Центральное поле...........,..........233
Несферичность Земли....................233
Сопротивление воздуха .................... 235
Определение плотности воздуха, постоянных земного эллипсоида
и аномалий силы тяжести по данным орбитальных измерений 237
5.4. Определение положения плоскости орбиты относительно Солнца 240 Графю-аналитический метод оценки условий освещенности . . 240 Анализ условий освещенности спутников.........247
Глава VI. Некоторые вопросы ориентации спутников...........250
6.1. Движение вокруг центра масс ................251
6.2. Активная стабилизация ИСЗ................ 256
Приложение .............................265
Литература..............................291
Цена: 150руб.
