Василий Лесников - Гагаринское время. 1960 – 1969 годы
Чтобы завершить рассказ о полетах на космических кораблях «Восток» и «Восход», нужно разобраться еще хотя бы с основными формулировками и понятиями, связанными с пилотируемой космонавтикой. Вот некоторые из них.
Орбита – траектория движения космического летательного аппарата на основном участке полета.
Перигей – ближайшая к Земле точка орбиты космического аппарата.
Апогей – наиболее удаленная от Земли точка орбиты космического аппарата.
Линия апсид – линия, соединяющая точки апогея и перигея.
Восходящий узел орбиты – точка, в которой орбита пересекает плоскость экватора при переходе космического корабля из южной полусферы в северную.
Нисходящий узел орбиты – точка, в которой орбита пересекает плоскость земного экватора при переходе космического аппарата из северной полусферы в южную.
Линия узлов – линия, соединяющая восходящий и нисходящий узлы орбиты.
Наклонение орбиты – угол между плоскостью орбиты космического аппарата и плоскостью экватора.
Величина угла наклонения орбиты определяет границы географических широт, в пределах которых будет летать космический корабль. Чем больше наклонение орбиты, тем больше диапазон достижимых географических широт, но тем меньше вес выводимого на орбиту корабля. Последнее вызвано тем, что при увеличении наклона орбиты уменьшается энергия, передаваемая космическому кораблю за счет ее суточного вращения.
С полярной орбиты можно осматривать всю Землю, но для ее достижения требуются очень и очень многие энергетические затраты.
Одно и то же наклонение орбиты может быть получено при северо – восточном и юго – восточном направлении запуска ракеты – носителя. При старте с космодрома Байконур используется северо-восточное направление, так как в этом случае полет на участке выведения и непосредственно после отделения от ракеты-носителя проходит над территорией Казахстана и России. А это значит, что на наиболее ответственных участках полета наземные станции слежения и контроля могут осуществлять радио и телевизионную связь с кораблем, принимать телеметрическую информацию, более продолжительное время проводить измерения параметров орбиты.
На участке выведения от ракеты-носителя космического комплекса отделяются и падают на Землю отработавшие ступени. Выделить район для падающих частей естественно легче на собственной и дружественной территориях. Однако количество выделенных районов ограничено. Поэтому ограничены и возможные направления запусков ракет-носителей, а, следовательно, и величины угла наклонения.
Трасса выведения пролегает над малонаселенными районами и потому предполагаемый ущерб от падения обломков рассчитывается как минимальный.
Та же задача стоит перед учеными, конструкторами и при выборе возможных областей приземления возвращаемых аппаратов.
В уже выбранных районах выведения и спуска не допускают никакого строительства крупных промышленных объектов, не планируют расширение и развитие уже существующих населенных пунктов. И это понятно. Никто не хочет жить с осознанием того, что в любую минуту на голову может свалиться что-то тяжелое, от которого и убежать будет невозможно.
В СССР и теперь в России наклонение орбиты пилотируемых космических кораблей находится в пределах от 51 до 65 градусов. Большое наклонение было принято для первых космических кораблей. Затем практически была принята орбита выведения с наклонением 51,6 градуса. Но для интернациональных экипажей при автономных полетах широкий выбор угла наклона сохранялся, так как это позволяло экипажам проводить исследования природных ресурсов над территорией своих стран.
Если бы Земля была неподвижной, то есть не вращалась бы вокруг своей оси, то орбита космического корабля все время проходила бы над одними и теми же районами Земли. Однако Земля вращается не только вокруг Солнца, но и вокруг собственной оси. Вследствие этого вращения при заданном наклонении орбиты географические координаты мест, над которыми будет пролегать полет космического корабля, зависят от периода его обращения – времени одного полного оборота корабля вокруг Земли.
Эти координаты, соединенные одной линией, образуют трассу полета. Трасса каждого нового витка в пространстве точно такая же, как и предыдущего, но из-за собственного вращения Земли сдвинута к западу по долготе на угол поворота Земли относительно плоскости орбиты за период обращения. Долготное межвитковое расстояние сдвига за один оборот составляет 22,5 градуса.
Полный оборот плоскости орбиты космического корабля вокруг Земли завершается приблизительно через сутки. Можно подобрать период обращения орбиты таким, что к этому моменту корабль сделает целое число витков и его трасса совпадет с трассой предыдущих суток. То есть через сутки полета корабль может оказаться над той же точкой. Например, над точкой старта. Такие орбиты называют суточными.
Если период больше или меньше суточного, то трасса все время сдвигается по долготе соответственно к востоку или западу на величину, называемую суточным смещением трассы. Это особенно важно при полетах международных экипажей, так как каждому новому космонавту хочется получше разглядеть города и села своей страны, полностью выполнить запланированные эксперимент. Ради этого они готовы не спать несколько суток подряд. И практически всегда первую ночь никто из них не спит во время космического полета.
Некоторые объекты, правда, за время полета так и не попадают в поле зрения космонавтов. Например. На первом витке корабль проходит слева от объекта, а на следующем справа.
Через какое-то время положение нужного объекта может все-таки совпасть с трассой и даже будет в это время прекрасно освещен, но это еще не означает, что на объект не наползет сплошная облачность. И так далее и тому подобное. Космонавт может летать месяцами, но так и не увидит родной город со своей высокой орбиты.
Вследствие большой протяженности России в долготном направлении трасса полета в течение суток проходит через ее территорию 11 раз. Причем, корабль движется с юга на север, а орбита смещается с востока на запад.
Кроме того нужно помнить, что чем выше орбита полета, тем больше и период обращения.
Таким образом, изменяя период обращения или высоту полета, можно выбрать такую орбиту, что в каждые новые сутки можно будет фотографировать и изучать все новые и новые участки поверхности Земли.
Существенную роль при планировании полета играет выбор времени старта и допустимые пределы, в которых эти временные изменения возможны. В принципе старт космического корабля может состояться в любое время суток – и днем и ночью. Это как в авиации – взлететь можно в любую погоду. Вот только для посадки необходимы вполне определенные погодные условия и пригодный район.
