Орбиты лунных и межпланетных КА

Орбиты искусственных спутников Земли

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) представляют собой вы­веденные на орбиты Земли КА. Орбиты ИСЗ различаются:

— формой: круговая и эллиптическая;

— наклоном по отношению к плоскости экватора (рис. 2.38): 1 —экваториальные (угол наклона к плоскости экватора равен нулю), 2 — полярные (угол наклона равен 90"), 3, 4 — наклонные;

— направлением вращения: 3 — прямые (направление совпадает с вращением Земли), 4 — обратные (противоположны вращению Земли);

— высотой над поверхностью Земли: низкоорбитальные (с высотой перигея 200 — 400 км), высокоорбитальные (с высотой перигея более 1000 км), геостационарные (с радиусом круговой орбиты около 42160 км и расстоянием от поверхности Земли 35880 км).

Рис. 1.1. Орбиты искусственных спутников Земли:

1 — экваториальная; 2 — полярная; 3 — наклонная (прямая); 4 —наклонная (обратная)

Геостационарные ИСЗ имеют экваториальную прямую орбиту, что позволяет им постоянно находиться над определенной точкой экватора Земли.

Движение ИСЗ рассматривается в гравитационном поле Земли. На движение спутников и их орбиту оказывают влияние ряд возмущающих факторов:

— нецентральность (несферичность) гравитационного поля Земли;

— гравитационные поля Луны, Солнца и других небесных тел;

— аэродинамические силы, создаваемые атмосферой Земли (особенно для низкоорбитальных спутников).

Полет КА к Луне и другим планетам солнечной системы требует рассмотрения движения КА в пространстве двух или более притягивающих центров. Для такого полета КА должна быть сообщена скорость, превышающая вторую космическую. Поэтому траектория на определенном участке становится близкой к гиперболической с фокусом в центре Земли (либо соответствующей пролетной планеты).

Траектория движения КА к Луне или планете обычно состоит из нескольких участков (в зависимости от поставленной задачи: посадки, облета или пролета):

— выведение КА и разгонной ступени на промежуточную орбиту спутника Земли;

— разгон КА с помощью разгонной ступени до скорости, достаточной для перелета к Луне или соответствующей планете;

— движение КА в окрестности Луны или планеты назначения с совершением посадки либо переходом на орбиту искусственного спутника, либо пролетом «а определенном расстоянии от поверхности. В последнем случае формируется новая траектория для полета к следующей планете либо для возвращения КА на Землю.