Главная > Механика космического полета в элементарном изложении
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 3. Искусственная тяжесть

Нгсмзтря на только что описанную полезность невесомости, этот факгор заведомо должен оказаться вредным по крайней мере для некоторых видов деятельности на орбите в будущем. Но самое главное, существуют серьезные опасения в отношении вредного воздействия долговременной невесомости на человеческий организм, хотя полугодовой полет советских космонавтов и доказывает, сколь многого можно добиться постоянными тренировками. Так или иначе, а создание искусственной тяжести сможет нас выручить, если понадобится.

Казалось бы, простейшим методом создания искусственной тяжести может служить включение бортового ракетного двигателя, но расчеты по формуле Циолковского (§ 1 гл. 1) показывают, что для этого необходимо иметь на борту станции непомерно большое

количество топлива. Например, если мы желаем только в течение часа поддерживать на борту станции постоянную перегрузку с коэффициентом единица (т. е. нормальную силу тяжести), то при топливе, обеспечивающем скорость истечения 3 км/с, его количество должно в раз превышать массу самой станции и даже в случае половинной силы тяжести или полной, но в течение получаса — в 360 раз! Мы не говорим уже о том, что всякое включение двигателя привело бы к изменению орбиты.

Ракетный метод создания искусственной тяжести применяется на практике лишь для того, чтобы создать на короткое время с помощью вспомогательных двигателей небольшую перегрузку (меньше единицы) и обеспечить тем самым работу маршевых двигателей ракеты-носителя после, например, пассивного участка полета при выведении спутника на орбиту («гравитационная осадка» топлива).

Реальный метод создания искусственной тяжести заключается в приведении станции во вращение вокруг оси, проходящей через центр масс. Для этого достаточно создать «пару сил» с помощью двух двигателей небольшой тяги, которые раскрутят станцию до необходимой угловой скорости и затем выключатся. Угловая скорость будет далее оставаться практически неизменной, если только внутри станции расстояния крупных масс от оси вращения не будут существенно изменяться, если прибывающие на станцию корабли будут причаливать только вблизи оси вращения и т. п.

На отдельные тела на борту станции будут действовать центробежные силы, прижимающие их изнутри к отдаленной от оси стенке станции и тем самым обеспечивающие ощущение тяжести (указанная опора будет играть роль пола). Ускорение искусственного поля сил тяжести будет при этом равняться , где угловая скорость вращения, расстояние тела до оси вращения. Направления кажущихся вертикалей будут при этом не параллельны, так как они пересекаются на оси вращения. Это будет особенно заметно, «ели длина помещения на станции того же порядка, что и расстояние до оси вращения. Из трех человек, изображенных на рис. 60, а стоящими на плоском полу, двум крайним будет казаться, что они нанаклонной плоскости. Поэтому пол следует делать вогнутым. Естественно придать орбитальной станции форму колеса, в «ободе» которого размещаются жилые кабины с искусственной тяжестью, а во «втулке», к которой причаливают прибывающие корабли, царит невесомость. Подобные формы станций («колесо», «кольцо», шестиугольник) предлагались в большинстве проектов.

При перемещениях людей и предметов на борту орбитальной станции будут наблюдаться из-за ее вращения своеобразные явления, описываемые возникновением так называемой кориолисовой силы. При любом перемещении, происходящем не в направлении, параллельном оси вращения станции, на предмет будет действовать дополнительная сила, во многих случаях приводящая к

боковому сносу. Кориолисова сила может затруднить передвижения космонавтов, вызвать неприятные ощущения при вращении головой и т. д. Космонавты на плоском полу на рис. 60, а при передвижении почувствовали бы боковой снос, но если бы они бежали по внутренней поверхности цилиндра (см. рис. 60, а) в каком угодно направлении, то только теряли бы или прибавляли в весе (в зависимости от направления); при быстром беге влево могли потерять вес совсем, оторваться от пола и полететь до встречи с полом или со стенкой.

Улучшить «качество» искусственной тяжести можно уменьшением угловой скорости вращения (кориолисова сила пропорциональна угловой скорости), а чтобы при этом искусственная сила тяжести не уменьшилась, придется увеличить расстояние до оси вращения.

Рис. 60. Искусственная тяжесть: а) в колесообразной вращающейся станции; б) в блоках, связанных тросом и вращающихся вокруг общего центра масс С.

Однако создавать колесообразные станции с поперечником в сотни метров неразумно. Проще соединить длинным тросом два космических корабля и привести их во вращение (рис. 60,б).

Изменение длины троса (с помощью, например, лебедки) позволит регулировать искусственную силу тяжести. В частности, таким путем можно будет создавать на спутнике «марсианскую» или какую-нибудь иную тяжесть. В первом случае достаточно при угловой скорости со подобрать такую длину троса, чтобы соблюдалось условие

Постоянное вращение орбитальных станций несет в себе много неудобств. Сильно затруднены астрономические наблюдения, превращается в серьезную проблему причаливание к станции транспортных кораблей.

Рис. 61 Долговременные орбитальные станции с искусственной тяжестью, а) проект фирмы MDD станции на 12 человек, б) проект фирмы NAR станции на 50 человек

В опубликованных американских проектахвращение рассматривалосв иногда, как временная мера (рис. 61, а — часть станции выдвигается перед вращением; на разных палубах-этажах — разная тяжесть) для экспериментальных целей или как постоянный фактор (рис. 61,б — четыре жилых блока станции сборной конструкции вращаются вокруг ее оси симметрии) [2.381.

1
Оглавление
email@scask.ru