§ 2. Полеты с малой тягой

Применение ядерно-электрической двигательной установки (ЯЭРДУ) дает удивительный эффект при осуществлении операции встречи с кометой Галлея и отчетливо показывает преимущества ЭРД перед ЖРД в такого рода космических операциях.

Все траектории, рассчитанные на ЭВМ [4.95, 4.961, характерны тем, что космический аппарат, покинувший сферу действия Земли с помощью ЖРД, удаляясь от Солнца, сначала разгоняется, а затем тормозится посредством ЯЭРДУ таким образом, что в некоторый момент происходит разворот и начинается попятное движение к Солнцу (падение с реактивным разгоном), но уже с обратным обращением. Операция требует гораздо меньшего времени для своего завершения по сравнению с облетом Юпитера. В принципе момент еще не упущен! Кроме того, место встречи теперь ближе к Земле, а полезная нагрузка больше. На рис. 163 показана типичная траектория встречи с кометой Галлея. Она соответствует запуску 1 июня 1984 г. с «удельной энергией» Полет продолжается 524 сут при непрерывной работе ЯЭРДУ с удельным импульсом 7900 с, начальным реактивным ускорением характеристика затрат рабочего тела (см. § 2 гл. 3).

Рис. 163 Траектория полета (сплошная линия) к комете Галлея (орбита — пунктиром) при непрерывной работе ЯЭРДУ: а) проекция на плоскость эклиптики (вид с севера); б) вид со стороны точки весеннего равноденствия Числовые отметки на траектории — время после старта в сутках, на осях — расстояние в а. е. [4 96].

В конце 70-х гг. в США началась детальная разработка аппарата, снабженного солнечной ЭРДУ (СЭРДУ) вместо ядерной. Предполагается, что СЭРДУ снабжена специальными концентраторами солнечных лучей, применяемыми вдали от Солнца, чтобы усилить действие фотоэлементов. Траектории при этом мало отличаются от траектории с использованием ЯЭРДУ типа рис. 163, но старт Должен производиться раньше — в 1981-1982 гг., а разворот происходит дальше от Солнца. Преимущество СЭРДУ перед ЯЭРДУ - относительная дешевизна [49.7], Выход из сферы действия Земли обеспечивается стартующим с борта «Шатла».

Наряду с разработкой варианта полета к комете Галлея с СЭРДУ в качестве альтернативы в 1977-1978 гг. в США начал разрабатываться проект полета с помощью солнечного паруса [4.98]. Рассматривались квадратный парус размером 800x800 м и роторный, состоящий из 12 вращающихся лопастей размером 7500x8 м (скорость вращения 0.3 об/мин). Старт был бы возможен в 1981 -1982 гг. (необходимые пленки уже есть). Предполагался выход из сферы действия Земли с помощью стартующего с орбитального самолета «Шатл» 1 ноября 1981 г. Энергия запуска что соответствует начальной скорости (приведена к поверхности Земли). Траектория аппарата должна неизбежно напоминать траекторию, показанную на рис. 162. Полет продолжается 4,38 года. Встреча происходит 19 марта 1986 г., когда комета находится на расстоянии 1 а. от Солнца и на таком же расстоянии от Земли. Расстояние от ядра кометы должно при этом составлять от 500 до 10 км.

Рис. 164. Схема встречи с кометой Энке аппарата с солнечной ЭРДУ [4 90] Штрихи показывают в некотором масштабе векторы сил тяги (тяга уменьшается с удалением от Солнца).

От осуществления описанного дешевого по сравнению с другими проекта в США, однако, отказались, причем в пользу солнечных ЭРД: произвести натурные эксперименты в космосе перед полетом уже не было времени. Недостаток средств заставил затем отказаться и от полета с помощью СЭРДУ.

Другим важнейшим объектом для встречи из числа комет служит комета Энке. Проектов использования СЭРДУ очень много. В качестве наглядного примера соответствующей операции можно привести траекторию на рис. 164, которая в точности, правда, не может быть воспроизведена в ближайшее время, так как предусматривает старт в марте 1978 г., разумеется, при определенном начальном расположении Земли и кометы. Выход из сферы действия Земли аппарата массой происходит с помощью ракеты «Титан-ЗЕ» со скоростью Полезная нагрузка Полет продолжается 960 сут [4.903.

Комета Энке — частый гость в центре Солнечной системы, и проектов, приуроченных к разным сезонам, много (окна запусков при использовании ЭРД, как мы знаем, широки). В частности, рассматриваются варианты не встречи, а замедленного пролета. Они требуют меньшей длительности всего перелета. Например, при 642 сутках работы СЭРДУ пролет со скоростью может произойти на 662-й день после старта [4.99].

В 1978 г. специалисты NASA решили в 1981 г. начать работы по новой программе, в соответствии с которой в 1985 г. должен стартовать космический аппарат для встречи с кометой Энке или

кометой Темпеля-2, причем в обоих случаях в том же 1985 г. аппарат должен по пути пролететь мимо кометы Галлея. Предпочтение отдается комете Темпеля-2, так как при ее сопровождении аппарат подвергнется меньшему нагреву в перигелии. В этом втором случае старт происходит в августе 1985 г., пролет кометы Галлея в ноябре 1985 г. (расстояние от Земли 150 млн. встреча с кометой Темпеля-2 в июле 1988 г. (210 млн км от Земли, по мере сопровождения расстояние сокращается до 60 млн. км). При пролете кометы Галлея сбрасывается зонд, который должен выйти в область головы кометы и передать данные о ее составе. После 6 месяцев сопровождения кометы Темпеля-2 аппарат пытается вплотную сблизиться с ядром [4.100].