Астраномія
Выдавец: Выдавецтва БДУ
Памер: 224с.
Мінск 2003
Набліжаныя разлікі траекторый касмічных апаратаў ажыццяўля-
юць з улікам таго, што ўнутры сферы дзеяння Зямлі касмічны апарат рухаец-ца па геацэнтрычнай арбіце пад уз-дзеяннем сіл прыцягнення толькі Зямлі, а пасля выхаду з гэтай сферы — па геліяцэнтрычнай арбіце пад уздзе-яннем сілы прыцягнення Сонца.
Адным з класаў міжпланетных траекторый з’яўляюцца энергетычна аптымальныя арбіты, якія адпавядаюць найменшай геацэнтрычнай скорасці касмічных апаратаў у момант дасягнен-ня мяжы сферы Зямлі. На рыс. 11.4
Рыс. 11.3. Формы арбіт касміч-ных апаратаў
68
III
РУХ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
Рыс. 11.4. Гоманаўская траекторыя пералёту з Зямлі на Марс
паказана траекторыя пералёту на Марс, пабудаваная на мерка-ванні, што арбіты Зямлі і Марса кругавыя. Гэтая арбіта называец-ца гоманаўскай у грнар нямецка-га астранома Вальтэра Гомана, які займаўся тэорыяй касмічных палётаў.
У момант запуску касмічнага апарата Зямля знаходзіцца ў пун-кце 1. Геліяцэнтрычная скорасць v2 касмічнага апарата павінна быць накіравана гэтак жа, як і ге-ліяцэнтрычная скорасць Зямлі, — па датычнай да арбіты Зямлі.
Момант запуску трэба выбраць так, каб касмічны апарат і Марс, якія рухаюцца па сваіх арбітах, адначасова дасягнулі пункта 2. Літарай S пазначана Сонца. Разлікі паказваюць, што час палёту ад Зямлі да Марса па гэтай траекторыі будзе роўны 259 суткам (без уліку параўнальна кароткага часу палёту да мяжы сферы дзеяння Зямлі).
Аналапчна можна разглядаць гоманаўскую траекторыю палёту да Венеры (рыс. 11.5). Касмічны апарат стартуе з Зямлі (пункт 1) і дасягае пункта 2, дзе ў гэты момант будзе знаходзіцца Венера, праз 146 сутак.
Траекторыі касмічных апаратаў могуць быць надзвычай склада-нымі з-за карэкцыі арбіт палётаў. Для прыкладу разгледзім схема-тычную траекторыю аўтаматычнай міжпланетнай станцыі «Піянер-11» (рыс. 11.6). У момант запуску станцыі 6 красавіка 1973 г. Зямля зна-
Рыс. 11.5. Гоманаўская траекторыя пералёту з Зямлі на Венеру
ходзілася ў пункце 1. У канцы 1974 г. станцыя наблізілася да Юпі-тэра (пункт 2) і перадала на Зямлю інфармацыю аб гэтай планеце і яе спадарожніках, пасля чаго на-кіравалася далей. Аднак пры гэтым прыцягненне Юпітэра як бы па-вярнула касмічную станцыю на 3/4 абарота (г. зн. прымусіла зрабіць пятлю вакол планеты) і перавяло яе на траекторыю, накіраваную ў бок Сатурна. Амаль праз 5 гадоў пасля сустрэчы з Юпітэрам станцыя да-сягнула Сатурна (пункт 3), прай-
69
шла на невялікай адлегласці ад яго, выканала праграму даследаванняў гэтай планеты, пасля чаго накірава-лася далей у міжпланетную прастору.
3. Праблемы і перспектывы кас-мічных даследаванняў. Касманаўты-ка — гэта комплексная галіна навукі і тэхнікі, якая забяспечвае даследа-ванні і выкарыстанне касмічнай прасторы з дапамогай аўтаматычных і пілатуемых касмічных апаратаў. Га-лоўнымі мэтамі касманаўтыкі (у па-радку іх дасягнення) з’яўляюцца: вывядзенне штучнага спадарожні-ка на арбіту Зямлі, палёт чалаве-
Рыс. 11.6. Траекторыя палёту аўта-матычнай міжпланетнай станцыі «Пія-нер-11» да Юпітэра і Сатурна
РУХ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
ка ў космас, палёт чалавека на Месяц, палёт чалавека на іншыя планеты, палёт да зорак. Пер-шыя тры мэты дасягнуты.
Пачатак касмічнай эры быў закладзены ў СССР запускам першага штучнага спадарожні-ка Зямлі 4 кастрычніка 1957 г. Другая найважней-шая дата касмічнай эры — 12 красавіка 1961 г. У гэты дзень Ю. А. Гагарын упершыню ў гісторыі чалавецтва здзейсніў палёт у космас на касміч-ным караблі «Усход». Трэцяя гістарычная падзея касманаўтыкі — першая месяцавая экспедыцыя, якая ажыццявілася 16—24 ліпеня 1969 г. амеры-
Першы ў свеце касманаўт Ю. А. Гагарын
III
канскімі астранаўтамі Н. Армстран-гам, М. Колінзам і Э. Олдрынам. Значны ўклад у даследаванне кас-мічнай прасторы ўнеслі і беларускія касманаўты П. I. Клімук і У. В. Ка-валёнак, якія неаднаразова пра-водзілі касмічныя даследаванні ў 1973—1978 гг. у складзе розных экіпажаў. Палёты чалавека ў космас для нас сталі ўжо амаль паўсядзён-най з’явай.
Сучасная тэорыя касмічных па-лётаў — астрадынаміка — заснавана на класічнай нябеснай механіцы і тэорыі кіравання рухам лятальных апаратаў. Касманаўтыка патрабуе
Экіпаж касмічнага карабля «Саюз-30» — беларускі касманаўт П. I. Клімук і М. Гермашэўскі (Польшча)
70
РУХ НЯБЕСНЫХ ЦЕЛ
in
дакладнай распрацоўкі аптымальных траекторый касмічных апара-таў з улікам шэрага ўмоў і абмежаванняў.
Стварэнне ракетна-касмічных комплексаў — таксама надзвычай складаная навукова-тэхнічная праблема. Вялікія ракеты-носьбіты да-сягаюць стартавай масы да 3000 т і маюць даўжыню больш за 100 м. Магутнасць ракетных установак вымяраецца дзесяткамі мільёнаў кілават. Пры гэтым даводзіцца вырашаць складаныя задачы ахала-джэння рухавіка ў час работы, дабівацца ўстойлівасці працэсу гарэн-ня, сінхроннасці работы рухавікоў і г. д. Касмічныя апараты павін-ны быць здольнымі да працяглага самастойнага функцыянавання ва ўмовах касмічнай прасторы, акрамя таго, узнікае шэраг дадатковых медыка-біялагічных праблем (ахова ад касмічнага асяроддзя, жыц-цезабеспячэнне экіпажа і г. д.). Усё гэта патрабуе распрацоўкі спе-цыяльных сістэм. Забеспячэнне палёту касмічных апаратаў ажыц-цяўляецца шырокай сеткай наземных службаў кіравання.
Пытанні і практыкаванні
1. Апішыце першую, друтую і трэцюю касмічныя скорасйі. 2. Як мож-на вызначыць першую і другую касмічныя скорасці для іншых планет, акрамя Зямлі? 3. Па якіх арбітах могуць рухацца касмічныя апараты? Якім геаметрычным лініям адпавядаюць арбіты касмічных апаратаў для першай, другой і трэцяй касмічных скарасцей? 4. Якія арбіты касмічных апаратаў называюць гоманаўскімі? Начарціце гоманаўскія арбіты для палёту на Марс і на Венеру. 5. Раскажыйе аб агульных праблемах касманаўтыкі. 6. Разлічы-це час палёту ад Зямлі да Марса па гоманаўскай арбіце.
IV
АЗДЗЕЛ
Параўнальная планеталогія
АГУЛЬНЫЯ ХАРАКТАРЫСТЫКІ ПЛАНЕТ. ПАХОДЖАННЕ СОНЕЧНАЙ СІСТЭМЫ
1. Будова і склад Сонечнай сістэмы. Пад Сонечнай сістэмай ра-зумеюць усю касмічную прастору і ўсю матэрыю, якая знаходзіцца ў сферы прыцягнення Сонца. Сонечная сістэма ўключае ў сябе: зор-ку Сонца, што знаходзіцца ў цэнтры сістэмы; планеты са спадарож-нікамі; малыя целы (астэроіды, каметы, метэорныя целы), а такса-ма міжпланетны пыл, плазму і фізічныя палі ў паказаных межах (рыс. 12.1).
У Сонечнай сістэме ёсць 9 вялікіх планет. 3 аддаленнем ад Сон-ца яны размешчаны ў наступным парадку: Меркурый, Венера, Зям-ля, Марс, Юпітэр, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон.
Планетай называюць вялікае нябеснае цела, якое рухаецца ва-кол Сонца ў яго гравітацыйным полі і свеціцца адбітым сонечным святлом. Вылучаюць планеты зямной групы (Меркурый, Венера, Зямля, Марс) і планеты-гіганты (Юпітэр, Сатурн, Уран, Нептун). Асобна стаіць Плутон, які з’яўляецца самым буйным аб’ектам ас-тэроіднага пояса Койпера. Масы планет занадта малыя, каб унут-
Рыс. 12.1. Схема Сонечнай сістэмы
72
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
ры іх маглі працякаць характэрныя для зорак ядзерныя рэакцыі. Вакол планет, акрамя Меркурыя і Венеры, абарачаюцца спада-рожнікі, якіх зараз вядома ўжо больш за сто.
Па геліяцэнтрычных арбітах, пераважна паміж Марсам і Юпітэ-рам, рухаюцца малыя планеты, ці астэроіды. Іх памеры складаюць ад дзесяткаў метраў да тысячы кіламетраў. Цвёрдыя целы невялікіх памераў, якія рухаюцца ў міжпланетнай прасторы, называюцца ме-тэарытнымі целамі. Акрамя таго, па моцна выцягнутых арбітах ру-хаюцца ледзяныя целы — каметы, якія рэзка змяняюць сваё абліч-ча пры набліжэнні да Сонца.
Асноўныя характарыстыкі планет Сонечнай сістэмы прыведзены ў Дадатках 7—10.
2. Асаблівасці будовы Сонечнай сістэмы. Сонечная сістэма
мае наступныя характэрныя рысы, вядомыя з астранамічных на-зіранняў і касмічных даследаванняў.
6000
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
5500
5000
0 млн км
Рыс. 12.2. Параўнальныя
памеры Сонца і планет
1. Асноўная маса рэчыва Сонечнай сістэмы засяроджана ў Сонцы, якое ўяў-ляе сабой звычайную зорку. На масу ўсіх іншых састаўляючых сістэмы прыпадае 1/700 частка масы Сонца (рыс. 12.2). Такім чынам, дамінуючым у Сонечнай сістэме з’яўляецца гравітацыйнае поле Сонца.
2. Арбіты планет і большасці астэроі-даў ляжаць амаль у адной плоскасці, нязначна нахіленай да плоскасці сонеч-нага экватара. Нахіл экліптыкі да плос-касці сонечнага экватара складае 7° 15'. Арбіты планет амаль кругавыя, г. зн. іх эксцэнтрысітэты мала адрозніваюцца ад нуля. Найбольшыя нахіл і эксцэнтрысі-тэт мае Плутон.
3. Усе планеты і астэроіды абарача-юцца вакол Сонца ў адным і тым жа на-прамку. Вярчэнне Сонца вакол сваёй восі адбываецца ў той жа бок, што і рух планет вакол Сонца. Планеты абарача-юцца вакол сваіх восей у напрамку, які супадае з напрамкам іх абарачэння ва-кол Сонца, за выключэннем Венеры, Урана і Плутона, якія абарачаюцца ў процілеглы бок. Пры гэтым вось вяр-чэння Урана амаль ляжыць у плоскасці
яго арбіты. Нахіл восі вярчэння іншых планет не перавышае 60° да плоскасці іх арбіт.
4. Велічыні вялікіх паўвосей планетных арбіт павялічваюцца паводле правіла планетных адлегласцей Тыцыуса — Бодэ: a = = 0,4 + 0,3 ■ 2«, дзе a — вялікая паўвось планетнай арбіты ў аст-ранамічных адзінках. Паказчык п прымае значэнні: для Меркурыя п = —оо, для Венеры п = 0, для Зямлі n = 1, і далей 2, 3,..., 6 для іншых планет. Паводле гэтага правіла, паміж Марсам і Юпітэрам павінна быць планета, аднак яе месца занята поясам астэроідаў. Планета Нептун не падпадае пад гэтае правіла.
5. Планеты падзяляюцца на дзве групы, якія рэзка адрозніва-юцца: зямнога тыпу і планеты-гіганты. Планеты зямнога тыпу — цвёрдыя целы, параўнальна невялікія, маламасіўныя, аднак з вя-лікай шчыльнасцю, больш павольным вярчэннем і малой колькас-цю спадарожнікаў (ці без іх). Яны размешчаны паблізу ад Сонца. Да планет зямнога тыпу адносяцца, у парадку аддаленасці іх арбіт ад Сонца, — Меркурый, Венера, Зямля, Марс. Планеты-гіганты — Юпітэр, Сатурн, Уран, Нептун — больш масіўныя за планеты зям-ной групы, большыя па памерах і з меншай сярэдняй шчыльнас-цю, вялікай скорасцю вярчэння і шматлікімі спадарожнікамі. Планеты-гіганты маюць магутныя атмасферы, якія складаюцца ў асноўным з вадароду і гелію.
6. Момант колькасці руху (m v-r) паміж Сонцам і планетамі раз-мяркоўваецца нераўнамерна. На долю Сонца, дзе засяроджана амаль уся маса Сонечнай сістэмы, прыпадае толькі 2 % яе поўнай коль-касці руху.
КНІГІ ОНЛАЙН
