При движении тела по криволинейной траектории возникает центробежная сила. Эта сила тем больше, чем больше скорость движения. Можно определить скорость, при которой центробежная сила будет равна весу тела: G=mg. Подставляя численные значения g=9,81 м/сек— ускорение силы тяжести у Земли и R=6 371 000 м — радиус Земли, получаем V=7912 м/сек. Такова наименьшая скорость, при которой тело будет двигаться вокруг Земли, не падая на ее поверхность. Эта скорость называется первой космической скоростью, или круговой скоростью.
По мере удаления орбиты от центра Земли значение первой космической скорости будет уменьшаться. Например, на высоте 10 000 км эта скорость равна около 5 км/сек. Орбита Луны удалена от Земли примерно на 380 000 км. В этом случае оказывается достаточной скорость 1 км/сек, чтобы Луна не падала на Землю. При увеличении скорости полета сила притяжения Земли уже не может удержать тело на одном и том же расстоянии от земной поверхности и оно станет описывать вокруг Земли эллиптическую траекторию. По мере увеличения скорости траектория будет принимать все более вытянутую форму. Наконец, при скорости 11 190 м/сек (40 234 км/час) тело преодолеет силу притяжения Земли и удалится в межпланетное пространство.
Отсюда название этой скорости: параболическая скорость или вторая космическая скорость. Для простоты мы считали, что тело находится под действием силы притяжения Земли. В действительности на него действует также сила притяжения Солнца. Расчеты показывают, что для того, чтобы освободить тело от притяжения Земли и Солнца, следует сообщить ему скорость не менее чем 16,7 км/сек. Это — третья космическая скорость. При такой скорости тело уйдет за пределы Солнечной системы. При полете по орбите кабина с находящимся в ней человеком находится в состоянии невесомости. Сила тяжести уравновешивается центробежной силой. Летательные аппараты, которые выводились на орбиты космических трасс до 1 ноября 1963 г., относятся к типу неманевренных летательных аппаратов.
Их общая и характерная особенность — полет по «жестким», заранее заданным орбитам. Такие аппараты допускали лишь управление движением вокруг его центра тяжести (вращение, стабилизация и ориентация) и корректировку траектории. 1 ноября 1963 г. с советского космодрома стартовал управляемый маневрирующий орбитальный летательный аппарат «Полет-1», оборудованный специальной аппаратурой и системой двигательных установок, обеспечивающих его стабилизацию и проведение широкого маневрирования в околоземном космическом пространстве. Маневрирующие космические аппараты раскрывают широкие перспективы перед космонавтикой, они позволяют осуществить посадку с любой орбиты на заданный космодром, совершать маневры в космосе. Возможность маневра позволит решить проблему встречи летательных аппаратов в космосе.
Схематическое изображение перегрузок, возникающих при полете орбитального летательного аппарата (взлет, полет по орбите и спуск), выводимого на орбиту при помощи трехступенчатой ракеты
По мере удаления орбиты от центра Земли значение первой космической скорости будет уменьшаться. Например, на высоте 10 000 км эта скорость равна около 5 км/сек. Орбита Луны удалена от Земли примерно на 380 000 км. В этом случае оказывается достаточной скорость 1 км/сек, чтобы Луна не падала на Землю. При увеличении скорости полета сила притяжения Земли уже не может удержать тело на одном и том же расстоянии от земной поверхности и оно станет описывать вокруг Земли эллиптическую траекторию. По мере увеличения скорости траектория будет принимать все более вытянутую форму. Наконец, при скорости 11 190 м/сек (40 234 км/час) тело преодолеет силу притяжения Земли и удалится в межпланетное пространство.
Перегрузки при взлете орбитального летательного аппарата. На графиках показаны три профиля полета, обеспечивающих
достижение космической скорости в конце работы третьей ступени ракеты.
— скорость нарастания перегрузки 1/4,5 сек
-- » » » 1/7 сек
_. » » » 1/12 сек
достижение космической скорости в конце работы третьей ступени ракеты.
— скорость нарастания перегрузки 1/4,5 сек
-- » » » 1/7 сек
_. » » » 1/12 сек
Отсюда название этой скорости: параболическая скорость или вторая космическая скорость. Для простоты мы считали, что тело находится под действием силы притяжения Земли. В действительности на него действует также сила притяжения Солнца. Расчеты показывают, что для того, чтобы освободить тело от притяжения Земли и Солнца, следует сообщить ему скорость не менее чем 16,7 км/сек. Это — третья космическая скорость. При такой скорости тело уйдет за пределы Солнечной системы. При полете по орбите кабина с находящимся в ней человеком находится в состоянии невесомости. Сила тяжести уравновешивается центробежной силой. Летательные аппараты, которые выводились на орбиты космических трасс до 1 ноября 1963 г., относятся к типу неманевренных летательных аппаратов.
Их общая и характерная особенность — полет по «жестким», заранее заданным орбитам. Такие аппараты допускали лишь управление движением вокруг его центра тяжести (вращение, стабилизация и ориентация) и корректировку траектории. 1 ноября 1963 г. с советского космодрома стартовал управляемый маневрирующий орбитальный летательный аппарат «Полет-1», оборудованный специальной аппаратурой и системой двигательных установок, обеспечивающих его стабилизацию и проведение широкого маневрирования в околоземном космическом пространстве. Маневрирующие космические аппараты раскрывают широкие перспективы перед космонавтикой, они позволяют осуществить посадку с любой орбиты на заданный космодром, совершать маневры в космосе. Возможность маневра позволит решить проблему встречи летательных аппаратов в космосе.