§ 3. Облет Венеры
Сравнительно большая масса Венеры предоставляет различные возможности для пертурбационных маневров.
Существует большой класс траекторий облета Венеры с возвращением к Земле примерно через год. Минимальное расстояние от Венеры может при этом составлять от нескольких сот километров до нескольких десятков тысяч километров [4.8].
По другим данным [4.38] пассивный облет Венеры с возвращением к Земле может продолжаться примерно 2 года и требует
начальной скорости, близкой к случаю полета без возвращения. Возвращение же через 300—400 сут возможно, если сообщить космическому аппарату вблизи Венеры (активный облет) импульс менее 0,1 км/с, причем требуемая начальная скорость лишь на 0,2 км/с превышает скорость, необходимую для полета к Венере без возвращения. Скорость входа в атмосферу Земли будет при этом порядка 14-14,8 км/с.
На рис. 145 показана траектория 1—2—3 полета к Марсу с попутным облетом Венеры (в точке 2) [4.47]. (Участок 4—5 представляет собой траекторию возвращения к Земле экспедиции после 10-суточного пребывания на Марсе или на орбите около него.)
Рис. 145. Полет к Марсу через Венеру [4.46].
Подобное использование гравитации Венеры позволяет осуществить полет к Марсу во время неблагоприятного периода при сравнительно скромных энергетических затратах и снизить скорость входа в атмосферу Марса [4.39]. Активный маневр вблизи Венеры еще больше расширяет возможности попутного облета [4.38].
Особый интерес представляет попутный облет Венеры, сопровождающий облет Марса с возвращением к Земле. Он возможен в двух вариантах: Земля — Венера — Марс — Земля и Земля — Марс — Венера — Земля. Любая конфигурация Земли, Венеры и Марса относительно Солнца повторяется примерно через 6,4 года («суммарный синодический период Венеры и Марса»); примерно через такой же промежуток времени повторяется возможность операции двойного облета с возвращением к Земле при малой суммарной характеристической скорости (включающей в общем случае импульсы активных маневров вблизи Венеры и Марса). Более точно
(с учетом эллиптичности и наклона орбит) ситуация повторяется примерно через 32 года. Двойной облет с возвращением к Земле требует меньшей характеристической скорости, чем прямой (минующий Венеру) облет Марса с возвращением, и приводит к меньшей скорости входа в атмосферу Земли. Благодаря существованию двух вариантов (3-В-М-3 и 3-М-В-3) он делается возможен примерно через 3,2 года. С учетом прямого облета запуск космического аппарата для облета Марса с возвращением к Земле осуществим практически ежегодно [4.38].
В главе 18 мы коснемся использования поля тяготения Венеры при полетах к Меркурию, а в главе 19 — к Юпитеру. Здесь же заметим, что поле тяготения Венеры может быть использовано для полета в окрестность Солнца. Траектория рассчитывается таким образом, чтобы после пролета Венеры ее перигелий приблизился к Солнцу. Можно так подобрать период обращения после прохождения Венеры, чтобы космический аппарат снова встретил Венеру и в результате перигелий еще больше приблизился к Солнцу. Было рассчитано, что с помощью ракетной системы, состоящей из ракет «Сатурн-1B», «Центавр» и «Першинг», таким путем может быть доставлена полезная нагрузка 272 кг на расстояние 0,1 а. е. от Солнца [4.47].
Многократный облет Венеры — чрезвычайно эффективный метод для исследования Солнца с высоких гелиографических высот. Для этого пролет мимо Венеры должен совершаться в точках, в которых ее орбита пересекает плоскость солнечного экватора. Еще лучше следующий сложный маневр: космический аппарат пролетает мимо Венеры, чтобы затем выйти на высокие гелиографические широты, пролетев сквозь сферу действия Земли. Теперь, разумеется, Земля должна находиться в точке пересечения своей орбиты с плоскостью экватора Солнца, и ее облет должен быть многократным, чтобы наклонение орбиты космического аппарата постепенно увеличивалось. Без Венеры это требует начального выхода на внешнюю эллиптическую орбиту с импульсом скорости в афелии, который бы сделал период обращения равным земному [4.48].
