Чемпион гравитационного серфинга" 7173. -->
Интернет позволяет ежедневно следить за движением «Мессенджера» по Солнечной системе. Если бы внутренних планет не было, приближение к Солнцу требовало бы значительно больших затрат энергии. За ее экономию приходится расплачиваться временем. Иллюстрация: Analytical Graphics, Inc./NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Нетрудно догадаться, что спустя этот год зонд вернулся обратно к Земле. Но тут уже все было рассчитано так, чтобы в результате этого сближения он сбросил скорость почти на 3 км/с, а перигелий орбиты оказался к Солнцу ближе Венеры. Прошел год и почти три месяца и вот сейчас произошла встреча с Венерой — это второй гравитационный маневр «Мессенджера». Его целью вновь было торможение на 3 км/с теперь уже для снижения афелия орбиты. Теперь траектория аппарата приблизилась к орбите Венеры — отличается от нее примерно на столько же, на сколько первоначальная орбита отличалась от орбиты Земли. Можно сказать, что в результате двух маневров аппарат как бы спустился на ступеньку по планетным орбитам.
Следующие два маневра — у Венеры и у Меркурия — должны повторить в уменьшенном масштабе первые два, выполненные у Земли и Венеры. Вновь сначала на ступеньку снижается перигелий, который касается орбиты Меркурия, а затем опускается афелий. Правда, сразу попасть на орбиту, близкую к меркурианской, не получится — придется еще дважды встречаться с Меркурием, каждый раз немного гася скорость. Последний маневр сделает скорости «Мессенджера» и Меркурия настолько близкими, что придется ждать полтора года, пока они сойдутся снова. Меркурий за это время сделает шесть оборотов вокруг Солнца, а «Мессенджер»— пять.
Выход на цель
Решающая встреча настанет 18 марта 2011 года. Но если не принять мер, аппарат вновь пролетит мимо цели, поскольку по законам небесной механики одинокой планете малой массы очень трудно захватить пролетающий мимо объект. Приближаясь, он под действием тяготения набирает скорость, которую потом расходует на уход от планеты.
У других планет есть атмосфера, которая значительно облегчает торможение перед выходом на орбиту спутника. Даже на орбиту вокруг безатмосферной Луны выйти проще, так как она входит в тройную систему Солнце—Земля—Луна. А вот в случае с Меркурием нет другого способа, кроме как включать двигатели и тормозить.
Всего по расчетам надо будет сбросить 868 м/с — скорость типичного реактивного самолета. Затраты топлива на это составят около четверти массы аппарата. В итоге аппарат выйдет на вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Меркурия. Нижняя точка орбиты — перицентр — будет находиться на высоте 200 км, верхняя — апоцентр — в 15 тыс. км от поверхности. Важно также, что орбита будет близка к полярной (наклонение 80 градусов) — это позволит отснять всю поверхность Меркурия. Из-за близости Солнца эта орбита будет довольно быстро меняться.
Всего за один меркурианский год (88 дней) ее перицентр поднимется до 400 км, так что для продолжения исследований орбиту придется корректировать, так что топливные баки не должны опустеть к моменту выхода на орбиту. Добавим к этому топливо для других пяти активных маневров, выполняемых в ходе полета между сближениями с планетами — без них никак не получится правильный вход в гравитационные виражи — и получится, что при старте с Земли приходится брать с собой больше топлива, чем оборудования. И действительно, из примерно тонны массы зонда после старта 60% приходилось на запасы топлива. Если бы не многочисленные гравитационные маневры по пути к цели, эта доля была значительно больше, а на научные приборы тем самым осталось бы меньше.
Чемпион гравитационного серфинга" 7174. -->
Полет «Мессенджера» начался в августе 2004 года. Год спустя он пролетал мимо Земли, что позволило не только скорректировать его орбиту, но и протестировать некоторые приборы, сделав снимки земной поверхности в различных участках спектра — от синего до ближнего инфракрасного. Фото: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Дыхание будущего
Интересно, что сложнейший полетный план станции «Мессенджер» был разработан и реализуется не Лабораторией реактивного движения в составе NASA, а частной компанией KinetX, Inc. Это первый подобный случай за всю историю межпланетных полетов, осуществляемых NASA. Причем, KinetX разработала сразу несколько вариантов траектории в расчете на разные даты запуска. Первоначально планировалось запускать зонд весной 2004 года, но потом пришлось отложить запуск на несколько месяцев, а это означает изменение всего полетного плана. При успехе проекта подобная практика передачи космической навигации на аутсорсинг коммерческим фирмам может стать постоянной практикой NASA.
И последнее. В 2013 году к Меркурию должен отправиться еще один космический аппарат BepiColombo, создаваемый Европейским и Японским космическими агентствами (ESA и JAXA). Он будет запускаться российской ракетой «Союз-Фрегат» и, подобно «Мессенджеру», станет спутником Меркурия. В полете он обойдется без гравитационных маневров — все навигационные задачи должен решить ионный двигатель, работающий на солнечной энергии, который намного эффективнее расходует топливо, чем традиционные жидкостные ракетные двигатели. Но это уже совсем другая история.
Информация об авторе статьи
Автор: Александр Сергеев
Статья получена: Телеграф «Вокруг Света»: Чемпион гравитационного серфинга
Случайные статьи
Набег на Хелефонну
Тот полевой сезон был девятым для гляциологической экспедиции Института географии АН СССР, которая превратилась, по существу, в небольшое научное подразделение, изучающее все процессы эволюции оледене...
Голубое высокогорье
На ладони — пушистый желтый комочек, памирский эдельвейс. Смотрю на цветок и вспоминаю одно из красивейших озер Памира — Зоркуль, или Виктория. На этом озере есть маленький островок, где среди камней ...
Виновата ли «Акула»?
Грязно-желтая волна выбросила меня на берег. Я забил ластами по скользкой, текучей гальке, норовя нырнуть снова, но море и на этот раз не пустило в глубину. Осязаемо плотная, потуже боксерской груши в...
Спасет ли природу... кибернетика
Я не отношусь к людям, считающим, что спасать природу уже поздно, или к тем, кто утверждает, что загрязнение окружающей среды — это нормальная дань индустриальному обществу, — начал беседу Виктор Миха...
Частная жизнь мутанта ЕМ-1
Послушайте, это совсем недалеко. Все время прямо и прямо, никуда не сворачивайте, — тараторила на ходу молоденькая сотрудница Пушкинских лабораторий Всесоюзного института растениеводства. — Потом буде...