§ 6. Полеты на спутники Марса — Фобос и Деймос

Марс обладает двумя небольшими естественными спутниками. Среднее расстояние Фобоса от центра Марса эксцентриситет орбиты 0,019; наклонение к плоскости экватора период обращения 0,32 сут. Для Деймоса соответственно сут. Как показали фотографии, полученные станциями

«Маринер-9» и«Викинг-1, -2», оба естественных спутника представляют собой малые естественные тела неправильной формы, которые можно в приближенном рассмотрении считать трехосными эллипсоидами со следующими размерами главных осей в Фобос Деймос Благодаря градиенту гравитации каждый из этих спутников постоянно обращен концом большой оси к Марсу, средняя ось лежит приблизительно в плоскости орбиты, а малая перпендикулярно ей.

Ввиду очень слабого притяжения Фобоса и Деймоса полет на любой из них представляет собой, по существу, операцию встречи и стыковки космического аппарата со спутником. Разница по сравнению со встречей двух спутников Земли будет заключаться, однако, в том, что теперь запуск производится не с поверхности планеты, а «из местной бесконечности».

Вход в сферу действия Марса должен быть произведен таким образом, чтобы плоскость планетоцентрической гиперболы подхода была как можно ближе к плоскости орбиты спутника Марса (т. е. фактически к экваториальной плоскости), а еще лучше — совпадала с ней. Одноимпульсный переход с гиперболы на орбиту спутника Марса будет при этом неоправдан. Во-первых, очень маловероятно, чтобы Фобос или Деймос оказался как раз в точке перехода с гипер болы на орбиту. Во-вторых, двухимпульсный переход более выгоден энергетически, так как орбиты и Фобоса и Деймоса расположены выше оптимальной (дляодноимпульсного маневра) орбиты. Особенно это существенно при полете на Деймос.

Поэтому наиболее подходящим будет двухимпульсный маневр. Тормозной импульс в перицентре гиперболы подхода переведет космический аппарат на промежуточную орбиту искусственного спутника Марса, касающуюся или пересекающую орбиту естественного спутника планеты. Промежуточная орбита должна быть выбрана таким образом, чтобы через некоторое время искусственный и естественный спутники встретились в общей точке их орбит (возможно, после нескольких оборотов). Здесь дополнительный ракетный импульс должен будет уравнять векторы скоростей спутников. Желательно, чтобы перицентр гиперболы подхода был как можно ближе к атмосфере Марса (см. § 7 гл. 13), а апоцентр промежуточной орбиты — к орбите естественного спутника (лежал бы снаружи орбиты, а еще лучше — на ней). При этом расход топлива был бы минимальным.

Наконец, можно с помощью тормозного импульса в перицентре гиперболы подхода перевести космический аппарат на круговую орбиту ожидания и дождаться конфигурации космического аппарата и Фобоса или Деймоса, позволяющей совершить гомановский перелет к естественному спутнику Марса. Но это уже будет трехимпульсный маневр с большой суммарной характеристической скоростью.

Если вначале плоскости гиперболы подхода и орбиты естественного спутника не совпадали, то нужно стремиться к тому, чтобы каждый импульс скорости одновременно сближал эти плоскости [4.24].

Можно надеяться, что удастся заменить первый ракетный тормозной импульс «даровым» торможением в марсианской атмосфере и тем самым добиться значительного энергетического выигрыша.

После уравнивания скоростей космического аппарата и спутника Марса предстоит его причаливание к спутнику, мало отличающееся от обычной стыковки.

Все вышесказанное — дело возможного будущего. До сих же пор совершались только более или менее близкие пролеты искусственных спутников Марса мимо естественных. Орбиты орбитальных отсеков аппаратов «Викинг-1, -2» специально корректировались, чтобы их периоды обращения стали соизмеримы с периодами естественных спутников, благодаря чему делались возможными периодические пролеты на более или менее близких расстояниях «Викинга-1» мимо Фобоса и «Викинга-2» мимо Деймоса. При этом по возмущениям орбит искусственных спутников определялись массы Фобоса и Деймоса. Удалось сфотографировать Фобос с расстояния 89,9 км и Деймос с расстояния (в последнем случае были различимы детали в Вращение космического аппарата по специальной программе позволяло избежать смазывания деталей на фотографиях во время экспозиции.

Для гравитационного параметра Фобоса была найдена величина Если предположить, что Фобос притягивает, как шар радиуса то по формуле оценим величину скорости освобождения в (фактически она разная в разных точках поверхности, причем пользоваться этой формулой, строго говоря, незаконно: Фобос — не шар). Это — скорость падения на Земле с балкона третьего этажа. На Деймосе скорость освобождения меньше. Все же без амортизирующих устройств при причаливании к естественным спутникам Марса, видимо, не обойтись.