Физика

Содержание раздела

Механика

Остается заключительный этап полета - посадка. Но если посадка самолета кажется сложной, то сход космического корабля с орбиты, спуск его в атмосфере еще сложнее. Многотонный корабль, движущийся с орбитальной скоростью, обладает огромной кинетической и потенциальной энергией. Вы помните, какая энергия потребовалась для выведения корабля на орбиту? Эту энергию ему сообщила огромная трехступенчатая ракета-носитель. Казалось бы, для того чтобы осуществить сход с орбиты, нужны столь же мощные двигательные установки. Представляете, какой была бы масса корабля? Но оказывается, полностью можно не гасить орбитальную скорость с помощью тормозных двигателей. Достаточно сообщить кораблю сравнительно небольшой тормозной импульс, чтобы он потерял орбитальную скорость и вошел в плотные слои атмосферы, где и будет происходить основное торможение за счет сопротивления воздуха.

Возвращение корабля на Землю можно разделить на два этапа: первый - сход корабля с орбиты и полет до входа в плотные слои атмосферы, второй -полет в плотных слоях и посадка на Землю. На предпосадочном витке орбиты в программно-временное устройство корабля с Земли поступают команды, содержащие информацию о времени включения двигательной установки и о величине тормозного импульса. Эти данные может рассчитать и экипаж корабля.

На посадочном витке корабль надо сориентировать в пространстве таким образом, чтобы тормозная двигательная установка была направлена вперед по направлению полета - ведь только в этом случае можно уменьшить его скорость. Ориентацию корабля можно выполнять автоматически и вручную. Ручную ориентацию в полете применяли Павел Иванович Беляев ("Восход-2"), Владимир Александрович Шаталов ("Союз-4") и Борис Валентинович Волынов ("Союз-5").

После того как сопло двигательной установки направлено вперед по движению корабля, система ориентации и управления движением удерживает корабль в этом положении. В расчетное время по команде, поступающей из программно-временного устройства, включается двигательная установка. Другая команда, поступающая от измерителя изменения скорости, производит "отсечку" двигателя для того, чтобы спуск проходил по расчетной траектории.

После отработки тормозного импульса скорость корабля уменьшается, происходит разделение отсеков и спускаемый аппарат устремляется к Земле. Дальнейший полет спускаемого аппарата может быть управляемым (с использованием аэродинамического .качества) или неуправляемым (баллистическим).

Снижение кораблей "Восток" и "Восход", спускаемый аппарат которых имел форму шара и не обладал аэродинамическим качеством, происходило по баллистической траектории. Неуправляемый спуск выполняется сравнительно просто. В таком случае на спускаемый аппарат действует только сила сопротивления воздуха, зависящая от высоты, скорости снижения и площади поперечного сечения аппарата. После разделения корабля на отсеки спускаемый аппарат совершает неуправляемый полет в атмосфере Земли по баллистической траектории. В плотных слоях атмосферы происходит аэродинамическое торможение аппарата, его скорость уменьшается примерно до 200 м/с. Затем вводится в действие парашютная система, снижающая скорость до посадочной.

При баллистическом торможении спускаемого аппарата в плотных слоях атмосферы перегрузки возрастают очень резко и достигают 8-10 единиц. Это почти предел физических возможностей человека. Так обстоит дело с перегрузкой при неуправляемом, или баллистическом, спуске. При таком спуске нельзя добиться высокой точности посадки в заданном районе, так как не представляется возможным учесть все факторы, влияющие на формирование траектории спуска.

Лучшие условия для космонавтов при спуске и большая точность приземления достигаются при управляемом спуске корабля, когда используется его аэродинамическое качество. Аэродинамическим качеством называется отношение подъемной силы аппарата к силе лобового сопротивления. Однако такой способ снижения с орбиты потребовал преодоления многих технических трудностей. Необходимо было найти наиболее приемлемую форму спускаемого аппарата, создать систему, обеспечивающую управление аппаратом как на внеатмосферном, так и на атмосферном участке полета.

Система, установленная на корабле "Союз", стабилизирует спускаемый аппарат на внеатмосферном участке спуска, выполняет программные развороты аппарата для ориентированного входа в атмосферу, управляет дальностью спуска.

Исполнительными органами управления спускаемого аппарата являются бортовые реактивные двигатели малой тяги, установленные в его корпусе. В качестве чувствительных элементов применяются гироскопические приборы. При управляемом спуске перегрузки снижаются до 3-4 единиц и становится возможным повысить точность приземления. На высоте около 10 км вводится в действие парашютная система. Перед приземлением включаются двигатели мягкой посадки. Полет окончен. Советская земля, земля первооткрывателей космоса, земля строителей коммунистического общества, встречает космонавтов.

перейти к началу страницы