БЕЗРЕАКТИВНЫЕ МАНЁВРЫ КА НА ОРБИТЕ ЮПИТЕРА

© М.А.Борисов, Г.А.Емельянов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2011 г.

Основным препятствием к осуществлению орбитальных манёвров космического аппарата (КА) с реактивным двигателем является ограниченный запас топлива. Эта проблема особенно остро стоит для исследовательских КА, запускаемых на орбиты дальних планет Солнечной системы, в частности, на орбиту Юпитера.

В докладе рассмотрен орбитальный КА для исследования Юпитера с возможностью совершать манёвры без использования реактивного движения.

Основная идея безреактивного движения заключается в использовании закона сохранения момента импульса для замкнутой системы. В качестве замкнутой системы рассматривается система «КА – планета». Считая планету неподвижной, суммарный момент импульса КА складывается из момента импульса движения КА по орбите как материальной точки и момента импульса, обусловленного собственным угловым вращением КА вокруг оси, проходящей через центр массы КА. Изменение момента собственного вращения КА вокруг своей оси влечёт изменение орбитального момента углового движения КА таким образом, чтобы сохранялся суммарный момент.

Для изменения момента собственного вращения КА и выполнения условия применения закона сохранения момента импульса к специальной бортовой электромеханической системе КА — накопителю кинетического момента необходимо приложить пару сил, полученных на основе внутренних сил системы «КА – планета». В качестве внутренних сил (опорных сил) предлагается использовать силы взаимодействия магнитного поля Юпитера и сильного электромагнита КА, созданного на основе сверхпроводников. Для создания тока в сверхпроводнике предлагается использовать бортовую ядерную энергетическую установку.

В докладе представлен технический облик предлагаемого КА и приведены расчёты, подтверждающие возможность совершать орбитальные манёвры на основе предложенного способа. Даны алгоритмы проведения манёвров, изменяющих наклон и высоту орбиты. В частности, показана возможность компенсации атмосферного торможения КА на орбите Юпитера за счёт проводимых манёвров без использования выброса рабочего тела.