ПОЛВЕКА ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛЕТОВ КА С МАЛОЙ ТЯГОЙ В ИПМ ИМ. М.В. КЕЛДЫША

© Р.З.Ахметшин, Г.Б.Ефимов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2016 г.

Интерес к межпланетным полетам КА с электроракетными двигателями «малой тяги» (ЭРД МТ) возник в 1960-х годах — из-за большой скорости истечения струи и экономности. Изучались полеты двух типов: многовитковые разгоны по спирали с орбиты спутника до скорости ухода от Земли и перелеты от Земли к планетам. Доклад посвящен работам по полетам КА с МТ в ИПМ им. М.В. Келдыша за полвека.

Первые работы были сделаны В.В. Белецким и В.А. Егоровым в 1960 гг.: для перелетов обоих типов были получены приближенные аналитические решения. «Метод транспортирующей траектории» Т.М. Энеева — линеаризация уравнений движения относительно полета по Кеплеру — позволил найти решения и успешно решать краевую задачу. Были рассчитаны полеты к Юпитеру и Марсу при угловой дальности (из-за фокуса Якоби). Д.Е. Охоцимский построил «универсальное» решение разгона по спирали в поле планеты до ухода КА из сферы ее действия по гиперболе. Асимптотики траектории — вблизи центра и ухода в «бесконечность» — строились в виде формальных степенных рядов на компьютере и соединялись численно . Г.Б. Ефимов построил подобное решение для оптимального по энергетике перелета. Вскоре интерес к полетам с МТ снизился из-за проблем с созданием ЭРД и источников энергии для них, но советские ЭРД были первыми в космосе.

Приближение кометы Галлея привлекло интерес к кометам, астероидам и полетам к ним с МТ, к доставке с них образцов вещества. Большой цикл работ по полетам с МТ к малым телам (с ядерным реактором) был выполнен под началом Т.М. Энеева и В.А. Егорова в 1980-х гг. Исследовались методы расчета полетов с МТ к астероидам и кометам с различными орбитами (с малым и/или заметным наклонением и эксцентриситетом орбиты), особенности траекторий, полеты к нескольким телам, возможность посадки на них с забором грунта и доставкой его к Земле. В этих работах заметно менялись подходы исследования и результаты анализа, в сравнении с тем, что делалось в 1960-е годы.

Новые работы по полетам с МТ проводились в 1990–1995 годах совместно с коллегами из МАИ и Европы, в Объединенной Российско-Германской группе во главе с проф. Х. Лёбом, член-корр. Г.А. Поповым и Т.М. Энеевым. Итогом работ стал Российско-Германский проект «Фортуна» [3] по полетам с МТ и энергией от солнечных батарей к малым телам, включая астероид Фортуну с доставкой образцов грунта с нее к Земле. Полет с малой тягой был включен в Российский проект «Фобос-Грунт», бывший частью Российской космической программы.

В последние годы исследуются также спиральные разгоны: при разгоне КА на геостационар, при полетах к Луне.