В предисловии редакция сайта, хочет подчеркнуть, что сегодня молодое поколение имеет весьма искажённое, порой безграмотное понятие относительно космической тематики. Происходит засилие информационного поля читатеей, либо откровенно ложной информацией, либо полуправдой. Солидные каналы ВВС и Дискавери, при любой возможности вбивают в головы молодого поколения, идею что всё лучшее от Запада и изобретено Западом. В одном из фильмов о Вояджерах напрямую лгут о доблестных инженерах НАСА, которые изобрели гравитационный манёвр, специально для задач миссии. (Ссылка на видео) Подобного рода лжи, неточностей и профанации в фильмах ВВС очень много. Ребята черпают свои познания из сомнительных источников. Сегодня мы открываем эту рубрику, с целью разъяснения и просвещения наших читателей. (Р.Д. Стрельцов)
Пертурбационный маневр впервые был разработан нашим соотечественником, гениальным самоучкой Юрием Васильевичем Кондратюком в двадцатых годах прошлого столетия, впервые применен в 1959 г. во время полета советской станции «Луна-3», передавшей на Землю изображение обратной стороны Луны. С семидесятых годов он широко используется во всем мире.
Цель пертурбационного маневра заключается в изменении величины и направления скорости космического аппарата без включения двигателей, то есть без затраты энергии, а благодаря воздействию гравитационного поля планеты и скорости ее движения по орбите.
Космический летательный аппарат, движущийся по орбите со скоростью VКЛАотн. Солнца, приближается к планете, имеющей орбитальную скорость Vпланеты отн. Солнца. КЛА входит в сферу действия планеты со скоростью DVвхода, равной геометрической разности орбитальных скоростей планеты и КЛА. Для того, чтобы КЛА вышел из сферы действия планеты, величина и направление DVвхода должны быть подобраны так, чтобы в сфере действия планеты КЛА двигался относительно нее по гиперболической орбите (рис. 1).
При движении КЛА в поле тяготения планеты его скорость растет до тех пор, пока он ни достигнет точки наибольшего сближения с планетой, но затем при движении по восходящей ветви гиперболы скорость КЛА падает из-за преодоления тяготения планеты. Скорость входа в сферу действия планеты DVвхода равна скорости выхода из нее DVвыхода. Таким образом, гравитационное поле планеты не изменяет величину скорости КЛА, а только изменяет ее направление.
Геометрическая сумма скоростей DVвыхода из сферы действия планеты и орбитальной скорости планеты Vпланеты отн. Солнца дает вектор V'КЛА отн. Солнца, выражающий величину и направление скорости КЛА, изменившейся в результате пертурбационного маневра. Если нужно, чтобы произошло увеличение скорости КЛА относительно Солнца, парабола должна располагаться за планетой по отношению к направлению ее движения по орбите (рис. 2), если требуется уменьшение скорости КЛА по отношению к Солнцу, параболу нужно располагать перед планетой (рис. 3).
Интересно, что при полетах к планетам с большой орбитальной скоростью требуются маневры торможения, а при полетах к планетам с малой орбитальной скоростью надо увеличивать скорость космического аппарата относительно Солнца.
Примем, что все планеты движутся в плоскости эклиптики по круговым орбитам со скоростями, зависящими от их расстояния от Солнца, то есть, чем дальше от центра притяжения, тем скорость меньше.
Орбиты космических аппаратов, направляемых к планетам с большой орбитальной скоростью, расположенным ближе к Солнцу, чем Земля, представляют собой внутренние эллипсы по отношению к орбите Земли. При движении в поле тяготения Солнца по такому эллипсу скорость КЛА возрастает настолько, что становится больше круговой скорости планеты-цели. Поэтому при сближении с планетой скорость КЛА приходится гасить.
К дальним планетам КЛА движутся по внешним эллипсам относительно орбиты Земли. По мере удаления от Солнца скорость КЛА падает и становится меньше круговой скорости планеты-цели. Поэтому для сближения КЛА с планетой приходится применять пертурбационный маневр с увеличением скорости.
Использование пертурбационных маневров предъявляет исключительно высокие требования к расчетам орбит космических аппаратов. Скорость и направление DVвхода должны быть рассчитаны так, чтобы из всего семейства гиперболических орбит относительно планеты использовать ту единственную, которая даст нужную по направлению и величине скорость DVвыхода, обеспечивающую новую расчетную скорость КЛА относительно Солнца .Приходится корректировать орбиту двигателями.
Часто применяются серии пертурбационных маневров, следующих один за другим. Необходимо рассчитать место и время встречи со следующей планетой и результат следующего пертурбационного маневра.
Например, космический аппарат Мессенджер провел 6 пертурбационных маневров торможения у Венеры, Земли и Меркурия прежде, чем вышел 17 марта 2011 г. на эллиптическую орбиту в сфере действия Меркурия (Рис. 4).
Космический аппарат Кассини для достижения Сатурна сначала совершил разгонные пертурбационные маневры у Венеры, Земли и Юпитера. Орбита была настолько точно рассчитана, что через 7 лет полета он встретился с другим движущимся телом ‑ целью своего полета – Сатурном (Рис. 5).
Космический аппарат Улисс, исследовавший магнитные полюса Солнца, сначала был направлен к Юпитеру для совершения сложного пертурбационного маневра с поворотом плоскости орбиты КЛА почти на 90 градусов по отношению к плоскости эклиптики (Рис. 6).
