БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, БСЭ
Навигация:

Библиотека DJVU
Photogallery

БСЭ

Статистика:


Космические скорости

Значение слова "Космические скорости" в Большой Советской Энциклопедии


Космические скорости первая, вторая, третья, критические значения скорости космического аппарата в момент выхода его на орбиту (т. е. в момент прекращения работы двигателей ракеты-носителя)
в гравитационном поле. Каждая Космические скорости вычисляется по определённым формулам и может быть физически интерпретирована как минимальная начальная скорость, при которой космический аппарат, запускаемый с Земли, может или стать искусственным спутником (первая Космические скорости), или выйти из сферы действия тяготения Земли (вторая Космические скорости), или покинуть Солнечную систему, преодолев притяжение Солнца (третья Космические скорости). В литературе встречаются 2 варианта математического определений Космические скорости В одном из вариантов Космические скорости может быть вычислена для любой высоты над земной поверхностью или любого расстояния от центра Земли.

  Первая Космические скорости uI на расстоянии r or центра Земли определяется по формуле , где f — постоянная тяготения, М — масса Земли. Принимается (см. Фундаментальные астрономические постоянные) fM = 398603 км3/сек2. В небесной механике эта скорость называется также круговой скоростью, т. к. в задаче двух тел движение по кругу радиуса r тела с массой m вокруг др. тела, обладающего несравнимо большей массой М (при М >> m), происходит именно с такой скоростью.

  Если в момент выхода на орбиту космический аппарат имеет скорость u0 = uI, перпендикулярную направлению на центр Земли, то его орбита (при отсутствии возмущений) будет круговой. При u0 < uI, орбита имеет форму эллипса, причём точка выхода на орбиту расположена в апогее. Если эта точка находится на высоте около 160 км, то сразу же после момента выхода на орбиту спутник попадает в лежащие ниже плотные слои атмосферы и сгорает. Т. о., для указанной высоты первая Космические скорости является минимальной для того, чтобы космический аппарат стал спутником Земли. На больших высотах космический аппарат может стать спутником и при u0, несколько меньших uI, вычисленной для этой высоты. Так, на высоте 300 км космическому аппарату для этого достаточно иметь скорость на 45 м/сек меньшую, чем uI.

  Вторая Космические скорости uII на расстоянии r от центра Земли определяется по формуле . Вторая Космические скорости называется также скоростью освобождения (убегания, ускользания), или параболической скоростью, т. к. при начальной скорости u0 = uII, тело с массой m в задаче двух тел будет двигаться относительно тела с массой М (при М >>m) по параболической орбите и удалится сколь угодно далеко, освобождаясь, в известном смысле, от гравитационного воздействиям. Скорости, меньшие параболической, называются эллиптическими, а большие — гиперболическими, т. к. при таких начальных скоростях движение в задаче двух тел с массами m и М (при М >> m) происходит по эллиптической или гиперболической орбитам соответственно.

  Значения первой и второй Космические скорости для различных высот h, отсчитываемых от уровня моря на экваторе (h = r — 6378 км), приведены в табл. 1.

Табл. 1. — Первая (uI) и вторая (uII) космические скорости для разных высот (h) над уровнем моря

h, км

uI км/сек

uII км/сек

0

7,90

11,18

100

7,84

11,09

200

7,78

11,01

300

7,73

10,93

500

7,62

10,77

1000

7,35

10,40

5000

5,92

8,37

10000

4,94

9,98

  Понятия Космические скорости применяются также при анализе движения космических аппаратов в гравитационных полях любых планет или их естественных спутников, а также Солнца. Так можно определить Космические скорости для Венеры, Луны, Солнца и др. Эти скорости вычисляются по приведённым выше формулам, в которых в качестве М принимается масса соответствующего небесного тела. Значения fM для некоторых небесных тел приведены в табл. 2.

Табл. 2. — Значения гравитационной постоянной для Луны, Солнца и планет

Небесное тело

fM, км3/сек2
Луна<
4,903×103

Солнце

1,327×1011

Меркурий

2,169×104

Венера

3,249×105

Земля

3,986×105

Марс

4,298×104

Юпитер

1,267×108

Сатурн

3,792×107

Уран

5,803×106

Нептун

7,026×106

Плутон

3,318×105

  Третья Космические скорости uIII определяется из условия, что космический аппарат, достигнув границы сферы действия тяготения Земли (т. е. расстояния около 930000 км от Земли), имеет относительно Солнца параболическую скорость (вблизи орбиты Земли эта скорость равна 42,10 км/сек). Относительно Земли в этот момент скорость космического аппарата не может быть меньше 12,33 км/сек, для чего, согласно формулам небесной механики, при запуске вблизи поверхности Земли (на высоте 200 км) скорость космического аппарата должна составлять около 16,6 км/сек.

  В др. варианте математического определения первая, вторая и третья Космические скорости вычисляются по тем же формулам, но только для самой поверхности шаровой однородной модели Земли (радиусом 6371 км). В этом смысле первая Космические скорости является круговой скоростью, а вторая Космические скорости — параболической скоростью, рассчитанными для поверхности Земли. При этих условиях Космические скорости имеют единственные значения: первая Космические скорости равна 7,910 км/сек, вторая — 11,186 км/сек, третья — 16,67 км/сек. При гипотетическом запуске космического аппарата с поверхности такой модели Земли, принимаемой абсолютно гладкой и лишённой атмосферы, Космические скорости в точности отвечают физической интерпретации, указанной в начале статьи.

  Аналогично Космические скорости могут быть вычислены также и для поверхностей др. небесных тел. Так, для Луны первая Космические скорости составляет 1,680 км/сек, вторая — 2,375 км/сек. Вторая Космические скорости для Венеры и Марса равна, соответственно, 10,4 км/сек и 5,0 км/сек.

 

  Лит.: Дубошин Г. Н., Небесная механика. Основные задачи и методы, М., 1963; Левантовский В. И., Механика космического полета в элементарном изложении, М., 1970; Руппе Г. О., Введение в астронавтику, пер. с англ., т. 1, М., 1970.

  Ю. А. Рябов.

В Большой Советской Энциклопедии рядом со словом "Космические скорости"

Космические обсерватории | Буква "К" | В начало | Буквосочетание "КО" | Космический корабль


Статья про слово "Космические скорости" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 30818 раз


Интересное