Юный техник, 2004 № 04

Все операции проходят в точно назначенное время, с включением двигателя на строго определенное число секунд. Все остальное время корабль летит по инерции. И все это, как ни странно, позволяет не только сэкономить немало топлива, но однажды непосредственно спасло жизнь людям.

Во время очередного полета, 11 апреля 1970 года, на межпланетном космическом корабле «Аполлон-13» взорвался один из баков. Вытекло топливо, произошла утечка кислорода из кабины. Казалось, спасти экипаж уже невозможно. Тем не менее, специалисты на Земле нашли выход из положения. Они предложили астронавтам перейти в лунный модуль и, используя его запасы кислорода, дожидаться там, пока корабль не долетит до Луны. В этот момент, используя опять-таки двигатель модуля, траекторию движения подкорректировали так, что корабль облетел вокруг Луны и, используя ее притяжение, развернулся и взял курс к Земле. Через 142 часа 55 минут после начала полета донельзя измотанные, но живые Дж. Ловелл, Дж. Сунджерт и Ф. Хейс благополучно приводнились в Атлантическом океане.

Тот же прием был использован для спасения искусственного спутника Земли. При выведении его на орбиту забарахлил один из блоков ракеты-носителя, и спутник оказался на куда более вытянутой орбите, чем полагалось. Что делать?

Баллистики просчитали все возможные варианты и, использовав маневровые двигатели спутника, подправили его траекторию таким образом, что он улетел сначала к Луне, а затем, развернувшись вокруг нее, вернулся на земную орбиту в точно рассчитанном месте.

Во Владивосток через Петербург?

Вы заметили, наверное, что притяжение планет можно использовать не только для разворота межпланетных зондов и кораблей, но и для их ускорения. Скажем, когда в 1997 году запускали зонд «Кассини», предназначенный для обследования окрестностей Сатурна, то отправили его сначала к… Венере. И лишь разогнавшись в ее гравитационном поле, зонд отправился к пункту назначения.

Казалось бы, такой способ напоминает путешествие из Москвы во Владивосток через Петербург, но в расчетах специалистов была своя логика. Из-за протестов защитников окружающей среды против использования на зонде атомного реактора запуск пришлось несколько раз откладывать, и прямой путь к Сатурну оказался заказан. Тогда баллистики проложили маршрут так, что путь хотя и удлинился, но оказался намного экономичнее за счет так называемого эффекта пращи.

Суть этого эффекта в следующем. Если скорость движения космического аппарата достаточно велика, то он не падает на поверхность притягивающей его планеты, мимо которой пролетает, а его траектория лишь искривляется. Варьируя расстояние и скорость, можно добиться, чтобы траектория пролета оказалась именно такой, какая нужна. Например, тяготение может заставить аппарат сделать один или несколько оборотов вокруг планеты. При этом происходит примерно то же, что и при раскручивании камня в ремешке пращи. С каждым оборотом скорость межпланетного зонда все возрастает. И когда наконец он преодолевает гравитационное притяжение, скорость его движения может стать в несколько раз больше исходной. И ни грамма топлива для этого расходовать не надо.

Тот же способ, кстати, использовали несколько лет назад японские специалисты, когда выяснилось, что научный зонд «Нодзоми» («Надежда»), запущенный в июле 1998 года с помощью твердотопливной ракеты-носителя М-5, в результате технических накладок не выйдет на околомарсианскую орбиту, как планировалось, а пролетит мимо. Использовав остававшееся на борту зонда топливо, баллистики подкорректировали его орбиту так, что он улетел к Юпитеру, а затем, развернувшись в его гравитационном поле, повернул снова к Марсу.

В тот момент, когда пишутся эти строки, специалисты ждут, оправдаются ли их расчеты. Впрочем, даже если «Нодзоми» и не станет спутником Марса, как планировалось, длительное космическое путешествие уже принесло кое-какие плоды. В ходе его получены тысячи фотографий Марса, Юпитера и других небесных тел Солнечной системы.

Зонд «Нодзоми» перед стартом.

Подобным опытом исследователи надеются пользоваться и в дальнейшем. Специалисты из Лаборатории реактивного движения в Пасадене (штат Калифорния, США) подумывают даже о том, чтобы создать атлас межпланетных «шоссе», которые позволят сделать космические путешествия по Солнечной системе более дешевыми и скоростными.

Идею создания такого атласа подал ведущий инженер лаборатории Мартин Ло, опираясь как на эффект космической пращи, так и на точки Лагранжа. Об эффекте пращи уже сказано. Но не следует также забывать, что многие планеты имеют собственные спутники и нельзя не учитывать гравитационное взаимодействие между ними.

Наша Земля, например, в совокупности с Луной создает несколько так называемых лагранжевых точек, где силы тяготения Луны и Земли уравновешивают друг друга. (Впервые задачу о гравитационном равновесии трех тел поставил французский математик Жозеф Луи Лагранж в XVIII веке, отсюда и название.) В таких точках космический корабль может двигаться, затрачивая для маневра минимум горючего.