(Перевод с английского)
Настоящая книга представляет собой систематическое изложение основных принципов построения и методов исследования точности систем управления космическими объектами.
В первых трех главах книги излагаются общие сведения по небесной механике, ракетодинамике, а также методы получения и обработки результатов наблюдений в космическом пространстве. Четвертая и пятая главы посвящены управлению _ баллистическими ракетами и искусственными спутниками Земли. В остальных главах рассматриваются вопросы управления космическими летательными аппаратами, предназначенными для полетов vHa Луну и планеты. Исследуя возможность полетов на Луну, Э. Стирнс относит этот вопрос к области теоретических изысканий. Однако полеты космических объектов к Лупе стали уже реальностью благодаря выдающемуся достижению советской науки и техники. 3 февраля 1966 г. советская автоматическая станция «Луна-9» успешно произвела мягкую посадку на поверхности Луны.
В книге приводятся астрономические данные, необходимые в настоящее время специалистам, работающим над проблемами осуществления полетов в пределах солнечной системы.
В нашем издании книга подверглась сокращению, в частности опущена глава, посвященная межзвездной космической навигации, а также задачи, предлагаемые читателю, в качестве упражнений. Устранены замеченные неточности и ошибки в формулах и таблицах.
Книга будет полезна инженерному и командному составу Советской Армии и специалистам промышленности, работающим в области космической навигации. Она представляет интерес для преподавателей и слушателей военных академий и гражданских вузов.
Перевод И. М. Верещагина, А. Г. Иванова и А. Г. Русина
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Еще совсем недавно сама мысль о полетах человека в космос и к Луне казалась фантастической. Однако уже сейчас разрабатываются конкретные планы исследования человеком окололунного пространства и даже посадок на Луну. Прежде чем человек совершит полеты далеко за пределы лунной орбиты, необходимо осуществить большое количество запусков ракет-зондов и автоматических исследовательскгос лабораторий в различные .районы солнечной системы и с их помощью произвести разведку планет. Решение всех этих задач, независимо от того, решаются ли они с помощью пилотируемых человеком космических кораблей или автоматическими лабораториями, потребует создания новой космической техники. Космическая навигация, по-видимому, будет в значительной степени базироваться на небесной механике и теории движения тел в гравитационном поле. Такое положение сохранится до тех пор, пока ограниченные возможности получения энергии для движения космического корабля будут являться условием, лимитирующим режим космического полета. Поэтому большая часть работы, совершаемой для движения космического корабля, будет производиться скорее гравитационными силами, чем двигательной установкой самого корабля. По мере уменьшения доли работы, производимой гравитацион-< ными полями, по сравнению с работой двигательной установки станет снижаться и относительное влияние небесной механики на искусство космической навигации.
Наступление космического века потребовало развития новых методов управления летательными аппаратами и контроля работы их двигательных установок на громадных расстояниях от старта до посадки. Некоторые из этих методов будут рассмотрены в настоящей книге. Проблема космш
5
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие автора ....................... 5
Глайа 1. Введение....................... '3
1.1. Космическая среда................... —
1.2. Проблемы космической навигации ............ 20
1.3. Классификация навигационных систем и систем управле-
ния .......................... 24
1.4. Основные свойства ракетных двигателей........ 26
Глава 2, Характеристики орбит................ 29
2.1. Расчет орбит....................... 30
2.2. Свободный полет..................... 32
2.2.1. Уравнение орбиты................. 35
2.2.2. Уравнение времени................. 39
2.3. Переход с орбиты на орбиту.............. 42
2.3.1. Изменение плоскости орбиты ........... 45
2.3.2. Межорбитальный переход.............. 49
2.3.3. Определение времени перехода .......... 54
2.3.4. Орбитальный обгон и отставание......... 55
2.3.5. Окончательное сближение и корректировка .... 58
2.4. Движение под действием негравитационных сил ..... —
Глава 3. Приборная реализация................. 61
3.1. Вводные замечания................... —
3.1.1. Расчет параметров орбиты по данным измерений . . 62
3.1.2. Координаты вектора положения и их использование 65
3.2. Системы координат, применяемые в космической навига-
ции............................ 71
3.3. Системы сопровождения................ 78
3.3.1. Станции слежения первого типа......... . 80
3.3.2. Станции слежения второго типа.......... 82
3.3.3. Станции слежения третьего типа......... 85
3.4. Аппаратура слежения, использующая принцип Допплера 86
3.4.1. Системы сопровождения по скорости....... 89
3.4.2. Определение дальности............... 91
3.5. Автономные системы................... 92
3.6. Погрешности в расчете параметров орбит........ 93
3.7. Корректирующие маневры................ 99
Глава 4. Управление баллистическими ракетами......... 101
4.1. Характеристики траектории............... 102
4.2. Свободный полет баллистической ракеты........ 106
4.3. Полет баллистической ракеты на активном участке . . 110 4.3.1. Механика полета на активном участке траектории —
289
Стр.
4.3.2. Требование к системе управления на активном уча-
, стке........................... 112
4.4. Счетно-решающее устройство.............. . 114
4.5. Анализ погрешностей системы управления баллистических ракет..............•............. 119
4.5.1. Рассеивание вследствие ошибок управления на активном участке траектории ................. —
4.5.2. Ошибки на участке атмосферного спуска..... 122
4.6. Проблемы участка атмосферного спуска......... 123
Глава 5. Управление искусственными спутниками....... 130
• 5.1. Управление на участке выведения на орбиту...... 132
5.1.1. Требование к траектории............. 133
5.J.2. О точности выведения на орбиту......... 138
5.1.3. Система управления ракетой-носителем ...... НО
5.2. Управление ориентацией спутника............ 143
5.3. Навигация на орбите................... 146
5.3.1. Навигация с использованием наземных ориентиров 147
5.3.2. Применение астронавигации при орбитальном полете 154
5.3.3. Орбитальный гироскопический компас....... 157
5.3.4. Орбитальный навигационный прибор спутника . . . 159
5.4. Встреча спутников на орбите.............. 160
5.4.1. Обеспечение встречи двух спутников посредством выведения одного на орбиту другого ......... 161
5.4.2. Компланарное выведение на орбиту ........ 164
5.4.3. Механика встречи на орбите........... 167
Глава 6. Межпланетная навигация ...,...'....... 176
6.1. Межпланетные орбиты.................. 180
6.1.1. Выбор орбиты.................. 182
6.1.2. Характеристическая скорость и затраты энергии на переход........................ 185
6.1.3. Определение последовательности маневров при межпланетном переходе................. 188
6.2. Наведение при полете по переходной орбите...... 195
6.2.1. Освобождение от притяжения Земли . .*. '. . . . 196
6.2.2. Межпланетная навигация и инерциальные измерения 199
6.2.3. Использование небесных тел для управления полетом ......">..................... 201
6.2.4. Управление космическим кораблем на этапе восхождения ......................... 206
6.3. Анализ ошибок в межпланетном полете......... 209
6.3.1. Ошибки на этапе освобождения ......... 210
6.3.2. Ошибки на среднем участке полета........ 214
6.3.3. Вычисление вектора промаха........... 223
6.3.4. Пример межпланетного полета.......... 224
6.4. Коррекция на среднем участке............. 230
6.5. Управление при входе в сферу притяжения планеты и
при посадке.......................• 235
6.5.1. Динамика полета при заходе на посадку..... 238
6.5.2. Приборы управления полетом при сближении и посадке.....................*..... 246
6.6. Проблемы обратного перелета ............. 252
Глава 7. Полеты к Луне.................... 255
7.1. Физические характеристики Луны и окололунного про-
странства........................ —•
7.2. Траектории лунного перехода ............. 260
290
Стр.
7.2.1. Влияние относительного движения Луны и Земли . . 265
7.2.2. Стартовое окно................... 268
7.2.3. Динамика посадки ................. 271
7.3. Навигация к Луне...........•........ 274
7.3.1. Задача трех тел................. 275
7.3.2. Навигационные системы ............. 277
7.4. Заключение........................ 281
Таблица перевода американских мер в метрические и в единицы СИ............................. 284
Список использованной литературы............. /285
Цена: 150руб.
