Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Методика проведения 4 урока
"Основы космонавтики"

Цель урока: формирование знаний о теоретических и практических основах космонавтики.

Задачи обучения:

Общеобразовательные: формирование понятий:

О теоретических и практических предпосылках, задачах и методах космических исследований;
- о связи космонавтики с астрономией, физикой и другими естественно-математическими науками и с техникой;
- о средствах космонавтики - космических летательных аппаратах (КЛА);
- об основных типах реактивных ракетных двигателей (РДТТ, ЖРД, ЭРД, ЯРД);
- о траекториях, скоростях и особенностях движения КЛА, особенностях межпланетной и межзвездной навигации.

Воспитательные: формирование научного мировоззрения учащихся в ходе знакомства с историей человеческого познания. Патриотическое воспитание при ознакомлении с выдающейся ролью российской науки и техники в развитии космонавтики. Политехническое образование и трудовое воспитание при изложении сведений о практическом применении космонавтики.

Развивающие: формирование умений решать задачи на применение законов движения космических тел, формул Циолковского и космических скоростей к описанию движения КЛА.

Ученики должны знать :

О космонавтике (предмете, задаче и методах космонавтических исследований, связи ее с другими науками);
- о средствах космонавтики: основных типах КЛА, их устройстве и характеристиках;
- об основных типах ракетных двигателей, их устройстве и характеристиках
- формулу Циолковского, формулы и значения I, II, III космических скоростей (для Земли);
- о траекториях полета КЛА и связи между формой их орбит и скоростью движения.

Ученики должны уметь : решать задачи на применение формулы Циолковского и законов движения космических тел для расчета характеристик движения КЛА.

Наглядные пособия и демонстрации:

Диафильмы: "Элементы механики космических полетов".
Кинофильмы : "Искусственные спутники Земли"; "Космические полеты".
Таблицы : "Космические полеты"; "Космические исследования".
Приборы и инструменты : прибор для демонстрации движения ИСЗ.

Задание на дом:

1) Изучить материала учебников:
- Б.А. Воронцов-Вельяминова : §§ 14 (4), 16 (4).
- Е.П. Левитана : §§ 7-11 (повторение).
- А.В. Засова, Э.В. Кононовича : § 11; упражнения 11 (3, 4)

2) Выполнить задания из сборника задач Воронцова-Вельяминова Б.А. : 174; 179; 180; 186.

3) Подготовить доклады и сообщения к уроку "История космонавтики".

План урока

Методика изложения материала

Данный урок лучше всего проводить в форме лекции, в ходе которой осуществляется систематизации, обобщение и развитие "донаучных" космонавтических знаний учеников и сведений по космонавтике и реактивному движению, изученных ими в курсах природоведения, естествознания и физики за весь период школьного обучения. Авторы пособия предлагают ограничиться разбором вопросов об орбитах и скорости ИСЗ, полетах КЛА к Луне и простейших траекториях межпланетных перелетов. Мы считаем необходимым дополнить и расширить этот материал, теоретизировать его так, чтобы в результате обучения школьник обрел целостное понятие о теоретических и практических основах космонавтики. Изложение материала должно опираться на ранее изученный материал по физике (основы классической механики: законы Ньютона, закон Всемирного тяготения, закон сохранения импульса, реактивное движение) и астрономии (астрометрии и небесной механики: законы Кеплера, сведения о космических скоростях, орбитах космических тел и возмущениях). Патриотический аспект воспитания реализуется в акцентировании внимания учащихся на достижениях отечественной науки и техники, вкладе российских ученых в возникновение, становление и развитие ракетостроения и космонавтики. Исторических подробностей следует избегать, откладывая их на последующее занятие.

Космонавтика - полеты в космическом пространстве; совокупность отраслей науки и техники, обеспечивающих исследование и освоение космического пространства и космических объектов и их систем с помощью различных космических летательных аппаратов (КЛА): ракет, искусственных спутников Земли (ИСЗ), автоматических межпланетных станций (АМС), космических кораблей (КК), пилотируемых или управляемых с Земли.

Теоретический фундамент космонавтики образуют:

1. Астрономия (астрометрия, небесная механика и астрофизика).

2. Теория космических полетов - космодинамика - прикладная часть небесной механики, исследующая траектории полета, параметры орбит КЛА и т. д.

3. Ракетная техника, обеспечивающая решение научно-технических проблем создания космических ракет, двигателей, систем управления, связи и передачи информации, научного оборудования и т.д.

4. Космическая биология и медицина.

Основным и вплоть до настоящего времени единственным средством передвижения в космическом пространстве является ракета. Законы ракетного движения выводятся на основе законов классической механики: кинематики и динамики (II закона Ньютона, закона сохранения импульса и т. д.).

Формула К. Э. Циолковского описывает движение ракеты в космическом пространстве без учета действия внешних условий и характеризует энергетические ресурсы ракеты:

, - число Циолковского, где m 0 - начальная, m к - конечная массы ракеты, w - скорость истечения отбрасываемой массы по отношению к ракете (скорость реактивной струи), g - ускорение свободного падения.

Рис. 73

Ракета-носитель (РН) - многоступенчатая баллистическая ракета для выведения в космос полезного груза (ИСЗ, АМС, КК и др.). Ракетоносителями обычно являются 2-4 ступенчатые ракеты, сообщающие полезному грузу I - II космическую скорость (рис. 73).

Ракетный двигатель (РД) - реактивный двигатель, предназначенный для ракет и не использующий для работы окружающую среду. В РД происходит не только преобразование подводимой к двигателю энергии (химической, солнечной, ядерной и т. д.) в кинетическую энергию движения рабочего тела двигателя, но и непосредственно создается движущая сила тяги в виде реакции струи вытекающего из двигателя рабочего тела. Таким образом РД представляет собой как бы сочетание собственно двигателя и движителя.

Удельная тяга РД определяется формулой: .

В настоящее время широкое применение нашли только химические РД.

Ракетный двигатель твердого топлива (РДТТ) применяется около 2000 лет - широко в ракетной артиллерии и ограниченно в космонавтике. Диапазон тяг РДТТ колеблется от грамм до сотен тонн (для мощных РД). Топливо в виде зарядов (вначале - дымного пороха, с конца XIX века - бездымного пороха, с середины ХХ века - специальные составы) полностью помещается в камеру сгорания. После запуска горение обычно продолжается до полного выгорания топлива, изменение тяги не регулируется. По конструкции и эксплуатации наиболее прост, но имеет ряд недостатков: низкая удельная тяга, однократность запуска и т. д. Устанавливается на некоторых РН США ("Скаут", "Тор", "Титан"), Франции и Японии. Применяется также в качестве тормозных, спасательных, корректирующих и т. д. систем (рис. 74).

Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) - РД, работающий на жидком ракетном топливе. Предложен К. Э. Циолковским в 1903 году. Основной двигатель современной космической техники. Тяга от долей грамма до сотен тонн. По назначению ЖРД делятся на основные (маршевые), тормозные, корректирующие и т. д. В качестве топлива применяют: из окислителей - кислород жидкий, четырехокись азота, перекись водорода; из горючих - керосин, гидразин, аммиак жидкий, водород жидкий. Наиболее перспективны сочетание жидких водорода и кислорода (РН "Энергия") (рис. 75).

Для увеличения удельной тяги перспективно использование ядерной энергии. Экспериментальные образцы ядерных ракетных двигателей (ЯРД ) разрабатывались с середины 60-х годов в СССР и США. В настоящее время Россия является единственным государством, располагающим маршевым ЯРД (рис. 76).

Продолжаются разработки электрических РД (ЭРД) - электротермических, электромагнитных, ионных. Первые экспериментальные образцы ЭРД были созданы в СССР в 1929-30 г.г.; в настоящее время ЭРД используются в качестве двигателей ориентации КЛА России и США. Маршевый ионный двигатель установлен на АМС, запущенной в конце 90-х гг. в США (рис. 77).

С точки зрения механики космического полета РД разделяются на:

1. Двигательные системы с ограниченной скоростью истечения w » 3 - 30 км/с, определяемой наибольшей температурой реактивной струи (химические, ядерные и т. д.). Они работают непродолжительное время (минуты, секунды) в атмосфере и вакууме на малых активных участках траектории полета (сотни км).

2. Системы ограниченной мощности с отдельным источником энергии, от которого зависит их эффективность (электрические и др.).

3. Системы с ограниченной тягой (парусные и радиоизотопные).

На активных участках полета движение КЛА зависит от работы его двигателей; на пассивных участках траекторий на движение КЛА влияют силы притяжения со стороны космических тел, давление света и солнечный ветер, а в верхних слоях атмосфер - аэродинамические силы трения.

Основные характеристики пассивного движения КЛА можно определить при решении задачи 2-х тел.

В центральном поле тяготения массивных космических тел КЛА движутся по кеплеровским орбитам, причем:

1. Траектория движения КЛА прямолинейна в случае, когда его начальная скорость u 0 = 0 и КЛА равноускоренно падает к центру притяжения.

2. КЛА движутся по эллиптическим траекториям, когда начальная скорость направлена под углом к центру притяжения, при . По эллиптическим орбитам вокруг Земли движутся ее ИСЗ, современные космические корабли и орбитальные станции, а также АМС, вращающиеся вокруг исследуемых ими планет.

3. По параболическим траекториям при u 0 = u II , когда конечная скорость КЛА в бесконечно удаленной точке пространства равна нулю.

4. По гиперболическим траекториям (u 0 > u II), почти неотличимым от прямолинейных на большом удалении от центра притяжения.

Траектории межпланетных полетов различаются по форме, длительности перелета, энергетическим затратам и другим факторам, зависящим от цели и особенностей космического полета. Интересно отметить, что КЛА практически никогда не движутся по прямой линии: траектории их движения (кроме некоторых идеализированных случаев) представляют собой отрезки кривых II порядка (окружности, эллипса, параболы и гиперболы), соединяющие орбиты космических тел или сами тела.

Выделяют 3 пассивных участка траекторий межпланетных полетов: 1) внутри "сферы действия" Земли, в которой движение КЛА определяется только силой земного притяжения; 2) от границы сферы действия Земли до границы сферы действия космического тела - цели полета, самому длинному и продолжительному, на котором движение КЛА определяется притяжением Солнца; 3) внутри сферы действия космического тела - цели полета.

Выше уже отмечалось, что для выхода из сферы действия Земли КЛА должен иметь скорость u > u II; . Добавочная скорость, которую находящийся на орбите искусственного спутника КЛА должен обрести для того, чтобы выйти из сферы действия Земли, называется скоростью выхода u в . , где r - расстояние от космического тела, R дÅ - радиус сферы действия Земли (R дÅ = 925000 км).

При запуске КЛА с поверхности Земли необходимо учитывать:

1) скорость и направление вращения Земли вокруг своей оси;
2) скорость и направление вращения Земли вокруг Солнца (u Å = 29,785 км/с).

Весьма сложен требующий больших энергетических затрат запуск ИСЗ, вращающихся в направлении, противоположном направлению вращения Земли вокруг своей оси; более сложен запуск КЛА по траектории, не лежащей в плоскости эклиптики.

Если скорость выхода совпадает по направлению со скоростью движения Земли v Å , орбита КЛА, кроме перигелия, лежит вне орбиты Земли (рис. 79в).
При противоположной направленности скорости u в орбита КЛА, за исключением афелия, лежит внутри орбиты Земли (рис. 79а).
При той же направленности и равенстве скоростей u в = u Å орбита КЛА становится прямой, по которой КЛА будет падать на Солнце около 64 суток (рис. 79г).
При u в = 0 орбита КЛА совпадает с орбитой Земли (рис. 79б).

Чем выше скорость u в КЛА, тем больше эксцентриситет его эллиптической орбиты. Путем сравнительно несложных расчетов определяется значение v в , необходимое для того, чтобы перигелий или афелий орбит КЛА лежал на орбите внешней или внутренней планет,.

Траектории полета КЛА, одновременно касающиеся орбит Земли и космических тел - целей межпланетного полета, называются гомановскими траекториями (в честь рассчитавшего их немецкого ученого В. Гоманна).

Для внешних планет: . Для внутренних планет: , где r - среднее расстояние планетного тела от Солнца.

Продолжительность перелета по гомановской траектории рассчитывается по формуле: средних солнечных суток.

При расчетах траектории межпланетного полета по гомановским траекториям необходимо учитывать взаимное расположение (начальную конфигурацию) Земли, Солнца и планеты-цели, характеристики и особенности движения планет по их орбитам. Например, полет к Марсу по кратчайшей гомановской траектории займет всего 69,9 d , к Юпитеру - 1,11 года, к Плутону - 19,33 года. Однако реально оптимальное взаимное положение Земли, Солнца и этих планет происходит исключительно редко и для уменьшения времени перелета требуется повысить u в , что требует дополнительных энергозатрат. Поэтому, в числе прочих причин, пилотируемые полеты к планетам Солнечной системы существенно дороже и сложнее, нежели исследование этих планет с помощью АМС, которые могут годами лететь к своим целям по самым экономичным траекториям. С учетом действия возмущений со стороны планет и Солнца АМС и космические корабли должны иметь двигатели для корректировки траектории движения.

При достижении сферы действия планеты-цели, для выхода на эллиптическую или круговую орбиту вокруг нее КЛА должен уменьшить скорость до значения, меньшего II космической для данной планеты.

В межпланетной навигации широко используется маневр КЛА в гравитационном поле планет Солнечной системы.

При движении в центральном поле тяготения массивного космического тела на КЛА действует сила притяжения со стороны этого тела, изменяющая скорость и направление движения КЛА. Направленность и величина ускорения КЛА зависят от того, насколько близко пролетит КЛА от космического тела и от угла j между направлениями входа и выхода КЛА в сферу действия этого тела.

Скорость КЛА изменяется на величину:

Наибольшее ускорение КЛА приобретает при движении по траектории, проходящей на минимальном расстоянии от космического тела, если скорость входа КЛА в сферу действия равна I космического скорости u I у поверхности этого тела, при этом .

При облете Луны КЛА может увеличить свою скорость на 1,68 км/с, при облете Венеры - на 7,328 км/с, при облете Юпитера - на 42,73 км/с. Скорость выхода КЛА из сферы действия планеты можно значительно увеличить включением двигателей в момент прохождения перицентра.

На рис. 80-81 приведены некоторые расчетные траектории межпланетных перелетов.

Для межзвездного полета КЛА должен выйти за пределы сферы действия Солнца, равной 9× 10 12 км. Межзвездные расстояния огромны: до ближайшей звезды 270000 а.е.; внутри описанной вокруг Солнца сферы радиусом 10 пк находится всего около 50 звезд.

В настоящее время в полет за пределы Солнечной системы отправились АМС "Пионер-10 и -11" и "Вояджер-1 и -2", которые удалятся на расстояние 1 светового года через тысячи лет.

Существующие и даже перспективные виды РД не пригодны или малопригодны для межзвездных перелетов, поскольку не могут обеспечить разгон КЛА до скорости свыше 0,1 скорости света с .

К ближайшим из звезд теоретически возможны лишь полеты "в один конец" автоматических межзвездных зондов (АМЗ) или пилотируемые перелеты с целью колонизации подходящих планет с экипажем в состоянии "обратимой смерти" (гибернации) или со сменой поколений внутри корабля, что требует решения множества не только технических, но и этических, психологических, биологических проблем (экипаж никогда не возвратится на Землю; большую часть жизни или даже всю жизнь при смене поколений ему предстоит провести внутри корабля; необходимо создание полностью замкнутой экосистемы КЛА и т. д.); еще до старта земные астрономические наблюдения должны дать гарантии существования планет земной группы с подходящими для жизни условиями у звезды - цели полета (иначе полет теряет смысл).

"Голубой мечтой" современной астронавтики является теоретически идеальный квантовый (фотонный) РД с w = c - единственно пригодный для осуществления межзвездных перелетов в пределах Галактики (рис. 78).

Движение физических тел со скоростями, близкими к скорости света, рассматриваются в общей теории относительности (ОТО), исследующей пространственно-временные закономерности любых физических процессов.

В рамках ОТО формула Циолковского обобщается и принимает вид: ,

где z - число Циолковского, m 0 - начальная, m 1 - конечная массы КЛА, u 1 - конечная скорость КЛА в земной системе отсчета, w - скорость реактивной струи относительно корабля.

Скорости света не сможет достигнуть даже фотонный звездолет при w = c , поскольку:.

Полет со скоростью выше скорости света согласно современной науке невозможен для любых материальных объектов. Однако (теоретически) звездолет может перемещаться со скоростью, близкой скорости света, .

Возможны варианты межзвездного полета:

1. Полет в 3 этапа: разгон КЛА до наибольшей скорости; полет по инерции с выключенными двигателями; торможение до нулевой скорости.
2. Полет в 2 этапа с постоянным ускорением: первую половину пути КЛА увеличивает скорость с ускорением g~ gÅ = 10 м/с 2 , а затем начинает торможение с тем же ускорением.

Согласно основным положениям ОТО для наблюдателя на борту КЛА при приближении к скорости света все физические процессы будут замедляться в раз, и во столько же раз будут сокращаться расстояния вдоль направления движения КЛА: пространство и время как бы "сжимаются". В системе отсчета корабля он будет неподвижен, а относительно Земли и цели полета будет перемещаться со скоростью u £ c .

Собственное (корабельное) время полета и независимое время, протекающее с момента старта на Земле, рассчитываются по разным формулам: , где и - функции гиперболического косинуса и гиперболического синуса, r - расстояние до цели полета.

При непрерывном ускорении g = 10 м/с 2 полет до звезды a Центавра займет по корабельным часам 3,6 года, по земным - 4,5 года; полет к центру Галактики займет по корабельным часам Т к = 19,72 года, по земным Т Å = 27000 лет; полет к галактике М31 ("туманности Андромеды"), ближайшей из спиральных галактик, займет соответственно Т к = 28 лет и Т Å = 3,5 миллиона лет!

Такова плата за межзвездные полеты согласно "парадоксу близнецов": облетевшие пол-Галактики и постаревшие на десятки лет астронавты возвратятся на Землю тысячи и миллионы лет спустя после старта. Помимо чисто этических проблем вернувшихся из, по сути, "полета в один конец" пришельцев из далекого прошлого в мир будущего, встает важная проблема ценности доставленной астронавтами информации: за время полета наука на Земле не стоит на месте!

Очень важны энергетические проблемы межзвездных полетов: если для достижения II космической скорости межпланетного пилотируемого перелета Земля - Марс будет затрачена энергия около 8,4× 10 9 кВт× ч (вырабатываемой электростанцией мощностью 100 МВт за 8,5 часов), то для разгона КЛА до 0,2с потребуется энергия 10 15 кВт× ч - вся энергия, вырабатываемая электростанциями Земли за 10 лет. Увеличение скорости до 0,4 с влечет увеличение расхода энергии в 16 раз при 100 % КПД двигателей! Запасы топлива для термоядерного РД составят свыше 99 % массы КЛА. Для синтеза антивещества для единственного полета фотонного звездолета требуется такое количество энергии, что современная наука не может указать его источника в переделах Солнечной системы.

Таким образом, по законам физики на современном уровне развития земной цивилизации межзвездные пилотируемые полеты КЛА практически невозможны. Исследования ближайших звезд межзвездными беспилотными АМЗ вполне возможны (в настоящее время в США и России разрабатываются проекты запуска АМЗ к Проксиме Центавра, звезде Барнарда и некоторым другим объектам в середине XXI века). Имеющие несколько десятков тонн массы полезной нагрузки АМЗ будут разгоняться до скорости 0,1-0,2с солнечными, радиоизотопными или термоядерными РД, время полета составит десятки или даже сотни лет.

Изученный материал закрепляется в ходе решения задач:

Упражнение 10:

1. Почему проще запустить КЛА к Плутону, нежели к Солнцу?

2. Возможна ли излюбленная в фантастике 60-х годов ситуация, когда КЛА с вышедшим из строя двигателем притягивается и падает на Солнце?

3. Где и почему выгоднее располагать космодромы: на полюсах или на экваторе Земли?

4. Определите скорость выхода КЛА за пределы Солнечной системы. Как долго он будет лететь к ближайшей из звезд?

5. Почему внутри космического корабля на пассивном участке траектории полета наступает невесомость?

6. Какова скорость АМС, вращающейся по круговой орбите вокруг Юпитера на расстоянии: а) 2000 км; б) 10000 км от планеты?

7. Изобразите на чертеже конфигурацию Земли, Солнца и Марса, считая их орбиты круговыми, при полете советских АМС "Марс-2" и "Марс-3", достигших Марса 21.11.1971 года и 2.12.1971 года после 192 и 188 суток полета, если противостояние планет произошло 10 августа 1971 года.

По мнению В.В. Радзиевского следует обратить внимание учителей и учащихся "на огромное практическое значение астрономии в связи с активным освоением космоса, на роль космонавтики в решении экологических проблем загрязнения окружающей среды (перенос загрязняющих атмосферу предприятий в космос, выброс в космос вредных отходов производства, демографические перспективы)… Необходимо усилить элементы космонавтики в самой программе, ввести вопросы: закон сохранения энергии в задаче 2-х тел (элементарный вывод)...

В 60-80-е годы в школах Советского Союза преподавался факультативный курс А.Д. Марленского "Основы космонавтики" (IX класс, 70 часов учебных занятий по 2 ч. в неделю) . Сведения о его структуре, содержании и планировании занятий могут пригодиться современному учителю физики и астрономии для использования соответствующего материала на уроках физики и астрономии (особенно в физико-математических классах) и внеклассных занятиях:

1) История космонавтики (2 ч.) (Первые фантастические проекты космических полетов. К.Э. Циолковский – основоположник научной космонавтики. Основные этапы развития ракетной техники. Запуск первого советского ИСЗ и начало космической эры. Полет человека в космос).

2) Движение и устройство ракет (4 ч.) (Принцип действия ракеты. Понятие о механике тел переменной массы. Формула Циолковского. Основные части и числовые характеристики одноступенчатой ракеты. Многоступенчатые ракеты. Ракетные двигатели и топлива). Начинать с повторения закона сохранения импульса; с опорой на него проанализировать одноимпульсный выброс массы из ракеты. Рассмотреть серию последовательных выбросов и показать, что результирующая скорость ракеты при однонаправленных выбросах равна сумме скоростей, которые она получает при каждом выбросе массы. Сообщить формулу Циолковского (без подробного вывода, но с детальным анализом физического смысла и решением соответствующих задач). Рассмотреть движение ракеты с точки зрения законов динамики, в зависимости от реактивной силы. Продемонстрировать на опытах возникновение реактивной силы на примерах вытекающих водяных струй и показать, как можно изменить силу тяги (приводится схема установки). Ознакомить учеников с числовыми характеристиками одноступенчатых и многоступенчатых РН. Предложить (дома) разработать проекты ракет с различными характеристиками, разобрать на следующем уроке. Работа РД изучается в общих чертах. Рассматриваются схемы их устройства, подачи топлива и графики изменения характеристик (скорость, температура и давление продуктов сгорания вдоль оси РД). Обратить внимание на основные данные РД и ракетного топлива в сравнении с тепловыми двигателями и топливом наземного транспорта. Полезно продемонстрировать действующие модели ракет.

3) Свободное движение ракеты в поле тяготения (8 ч) (Центральное поле тяготения. Задача 2-х тел. Закон сохранения механической энергии при движении в поле тяготения. Гравитационный параметр. Формула скорости тела, движущегося по эллиптической орбите. Траектории движения в поле тяготения (кеплеровы орбиты). Законы Кеплера. Круговая скорость, скорость освобождения, гиперболический избыток скорости. Понятие о возмущенном движении. Сфера действия. Невесомость). Повторить закон Всемирного тяготения применительно к 2 материальным точкам и подробно проанализировать его формулу; указать на возможность представления массивных космических тел в виде материальных точек. Формируется представление о поле тяготения как поле центральных сил и его характеристиках: ускорения свободного падения (позволяют определять силовые воздействия центрального поля на тела, вносимые в разные точки поля) и потенциалы (для определения энергетических затрат при различных перемещениях тел в этом поле). Обосновать выбор нулевого значения гравитационного потенциала для бесконечно удаленных точек в этом случае гравитационные потенциалы всех космических тел отсчитываются от нулевого уровня и их легко сравнивать. Сравнивая гравитационные потенциалы точек на поверхности планет, можно судить о величине работы для удаления тела из данной точки в бесконечность (введение понятия о II космической скорости). Решение задачи 2-х тел опирается на законы сохранения энергии и момента импульса (следует сформировать понятие о законе сохранения момента импульса на основе демонстрации скамьи Жуковского, определения понятия момента импульса и ряде опытов)

4) Движение ракеты под действием тяги (6 ч.) (Вывод КА на орбиту. Потери скорости. Начальная и суммарная характеристические скорости. Управление КА. Коррекции траектории. Перегрузки в полете. Понятие о космической навигации. Инерциальная, астро- и радионавигация. Ориентация и стабилизация КА). 5) Искусственные спутники Земли (8 ч.) (Орбиты ИСЗ. Возмущение орбит, вызванное несферичностью Земли, сопротивлением атмосферы, притяжением Луны и Солнца. Движение ИСЗ относительно поверхности Земли. Вывод ИСЗ на орбиту. Многоимпульсные маневры. Встреча на орбите. Орбиты ожидания. Гомановские переходы. Стыковка. Орбитальные станции. Спуск с орбиты. Основные физические явления при входе в атмосферу. Баллистический и планирующий спуски). 6) Полеты к Луне и планетам (8 ч.) (Траектории полетов к Луне. Искусственные спутники луны. Посадка на Луну. Траектории полета к планетам. Оптимальные траектории. Окна запуска. Коррекции траектории. Многоимпульсные траектории. Использование гравитационного поля планет для изменения траекторий КА. Облет планет. Посадка на планеты. Использование атмосферы при посадке. Коридор входа. Жесткая и мягкая посадки). 7) Условия космического полета (2 ч.) (Радиационная опасность. Метеоритная опасность. Способы защиты. Жизнеобеспечение в КК. Космическая психология. Ритм жизни в КК. Влияние невесомости и перегрузки на организм). 8) Научное и практическое использование космонавтики (6 ч.) (Успехи СССР в использовании космоса. Научная аппаратура ИСЗ, КА и АМС. Исследования Земли, околоземного космического пространства, Луны, планет, межпланетного пространства средствами космонавтики. Практическое использование космонавтики: в геодезии, метеорологии, для навигации, связи, разведки земных ресурсов). 9) Перспективы космонавтики (2 ч.) (Проекты дальнейших космических полетов в Солнечной системе. Проекты освоения Луны и планет. Возможность межзвездных перелетов). 10 часов практических работ (в том числе астрономических наблюдений).

Текст представляет собой интервью А.Л.Чижевского с К.Э.Циолковским. Приводится по первопубликации в журнале «Химия и жизнь» (№ 1, 1977 г.).

Я - чистейший материалист. Ничего не признаю, кроме материи.

К.Э.Циолковский

Человечество бессмертно.

К.Э.Циолковский

…Однажды, войдя в светёлку, я застал К.Э.Циолковского в глубоком раздумье. Он был в светлой косоворотке, с расстёгнутым воротом и сидел в своём кресле, глубоко войдя в него. Он не сразу заметил, что я поднялся по лестнице и подошёл к нему.

«Помешал», - пронеслось у меня в голове. Но Константин Эдуардович протянул мне руку и сказал:

Садитесь, Александр Леонидович. Это я вот зря задумался о вещах, не поддающихся объяснению…

Мы поздоровались, и я сел рядом на стул.

Как это - не поддающихся объяснению? - спросил я. - Что за чудеса? Мне кажется, всё, что существует в мире, подлежит объяснению.

Конечно, с точки зрения человека. Для этого ему дан мозг, хотя и несовершенный, особенно у некоторых…

Нет, Александр Леонидович, это не совсем так. Мозг, верно, во многое может проникнуть, но не во всё, далеко не во всё… Есть и ему границы…

Так это ещё древние знали, - заметил я, - наше незнание огромно, а знаем мы очень мало.

Нет, это вопрос совсем другой категории. Сам вопрос этот не может быть поставлен, ибо он является вопросом всех вопросов…

То есть? Не совсем понимаю…

Очень просто. Есть вопросы, на которые мы можем дать ответ - пусть не точный, но удовлетворительный для сегодняшнего дня. Есть вопросы, о которых мы можем говорить, которые мы можем обсуждать, спорить, не соглашаться, но есть вопросы, которые мы не можем задавать ни другому, ни даже самому себе, но непременно задаём себе в минуты наибольшего понимания мира. Эти вопросы: зачем все это? Если мы задали себе вопрос такого рода, значит мы не просто животные, а люди с мозгом, в котором есть не просто сеченовские рефлексы и павловские слюни, а нечто другое, иное, совсем не похожее ни на рефлексы, ни на слюни… Не прокладывает ли материя, сосредоточенная в мозгу человека, некоторых особых путей, независимо от сеченовских и павловских примитивных механизмов? Иначе говоря, нет ли в мозговой материи элементов мысли и сознания, выработанных на протяжении миллионов лет и свободных от рефлекторных аппаратов, даже самых сложных?.. Да-с, Александр Леонидович, как только вы зададите себе вопрос такого рода, значит вы вырвались из традиционных тисков и взмыли в бесконечные выси: зачем всё это - зачем существуют материя, растения, животные, человек и его мозг - тоже материя, - требующий ответа на вопрос: зачем всё это? Зачем существует мир, Вселенная, Космос? Зачем? Зачем?

Материя - единое существующее, независимо от её движения или перемещения в пространстве. Я говорю о внешнем движении, например, движении моей руки со слухачом или движении Земли по её орбите. Это движение не определяет материи, и им можно пренебречь. Глубокое познание строения материи нам пока не доступно. Но некогда наступит переломный момент, когда человечество приблизится к этому «эзотерическому» знанию. Тогда оно и подойдёт вплотную к вопросу: зачем? Но для этого должны пройти миллиарды лет космической эры…

Многие думают, что я хлопочу о ракете и беспокоюсь о её судьбе из-за самой ракеты. Это было бы глубочайшей ошибкой. Ракеты для меня только способ, только метод проникновения в глубину космоса, но отнюдь не самоцель. Не доросшие до такого понимания вещей люди говорят о том, чего не существует, что делает меня каким-то однобоким техником, а не мыслителем. Так думают, к сожалению, многие, кто говорит или пишет о ракетном корабле. Не спорю, очень важно иметь ракетные корабли, ибо они помогут человечеству расселиться по мировому пространству. И ради этого расселения я-то и хлопочу. Будет иной способ передвижении в космосе - приму и его… Вся суть - в переселении с Земли и в заселении Космоса. Надо идти навстречу, так сказать, космической философии! К сожалению, наши философы об этом совсем не думают. А уж кому-кому как не философам следовало бы заняться этим вопросом. Но они либо не хотят, либо не понимают великого значения вопроса, либо просто боятся. И то возможно! Представьте себе философа, который боится! Демокрита, который трусит! Немыслимо!

Дирижабли, ракеты, второе начало термодинамики - это дело нашего дня, а вот ночью мы живём другой жизнью, если зададим себе этот проклятый вопрос. Говорят, что задавать такой вопрос - просто бессмысленно, вредно и ненаучно. Говорят - даже преступно. Согласен с такой трактовкой… Ну, а если он, этот вопрос, всё же задаётся… Что тогда делать? Отступать, зарываться в подушки, опьянять себя, ослеплять себя? И задаётся он не только здесь в светёлке Циолковского, но некоторые головы полны им, насыщены им - и уже не одно столетие, не одно тысячелетие… Этот вопрос не требует ни лабораторий, ни трибун, ни афинских академий. Его не разрешил никто: ни наука, ни религия, ни философия. Он стоит перед человечеством - огромный, бескрайний, как весь этот мир, и вопиет: зачем? зачем? Другие - понимающие - просто молчат.

Да, да, - сказал я. - Ответа на этот вопрос нет. Но, может быть, вы, Константин Эдуардович, что-либо придумали?

Циолковский рассердился. Слуховой рупор заходил в его руках.

Придумали? Как вы спрашиваете? Нет, Александр Леонидович, говорить так нельзя. Сей учитель, как и все малые мира сего, - и Константин Эдуардович показал на свою грудь, - ничего не может ответить на этот вопрос… Ничего, кроме некоторых догадок, может быть, и достоверных!

Прежде всего, чтобы ответить на какой-либо вопрос, нужно его ясно сформулировать, - сказал я.

Ну, это сколько угодно. Сформулировать этот вопрос я могу, остаётся лишь неясным: может ли человек верно и точно сформулировать его. Вот этого я не знаю, хотя, конечно, хотел бы знать. Вопрос же сводится все к тому же: зачем и почему существует этот мир, ну и, конечно, все мы, то есть суть материя. Вопрос этот прост, но кому мы его можем задать? Самим себе? Но это тщетно! Тысячи философов, учёных, религиозных деятелей за несколько тысячелетий так или иначе пытались его разрешить, но наконец признали его неразрешимым. От этого факта не стало легче тому, кто этот вопрос задаёт себе. Он всё так же мучится, страдает из-за своего незнания, некоторые люди даже говорят, что вопрос такого рода «ненаучен» (поймите это: ненаучен!), ибо ответить на него никто даже из умнейших людей не может. Только они, эти умнейшие люди, не объяснили, почему он ненаучен. Я подумал так: всякий вопрос может быть научным, если на него рано или поздно будет дан ответ. К «ненаучным» же относятся все те вопросы, которые остаются безответными. Но человек постепенно разгадывает некоторые загадки такого рода. Например, через сто или через тысячу лет мы узнаем, как устроен атом, хотя вряд ли узнаем, что такое «электричество», из которого построены все атомы, вся материя, то есть весь мир, космос и т. д. Потом наука многие тысячелетия будет разрешать вопрос о том, что такое «электричество». Значит, как наука ни старается, природа все время ставит ей новые и новые задачи величайшей сложности! При разрешении вопроса об атоме или об электричестве возникнет ещё новый вопрос о чем-либо малопонятном человеческому уму… И так далее. Выходит, что-либо человек не дорос до решения такого рода проблем, либо природа хитрит с ним, боится его, как бы он не узнал более, чем то положено по уставу. А об уставе этом мы тоже ничего путного не знаем. Опять «темно во облацех». Так одно цепляется за другое, а в действительности выходит, что мы стоим перед непроглядной стеной неизвестности.

Вы прочитали только начало статьи К.Э. Циолковского.

Приятного прочтения!

работу выполнила ученица 7Б класса Власова Людмила.

Теория космического полёта заключает в себе собрание переводов и изложений классических работ по этому вопросу, главным образом, иностранных авторов и некоторых русских. Изучение работ, посвященных проблеме межпланетных сообщений, показывает, что в разных странах разные лица пришли независимо один от другого к одному и тому же заключению, что межпланетные сообщения возможны, но практическое осуществление их пока встречает ряд технических и финансовых затруднений. Однако, эти затруднения в будущем должны быть преодолены, и человек пробьет, наконец, мешающие его полету панцири атмосферы и земного тяготения, унесется в загадочное и сулящее много новых впечатлений и открытий межпланетное пространство!

Первое затруднение, с которым мы встречаемся, это то, что между звездами нет атмосферы, и поэтому для полета в мировом пространстве невозможно применить аэроплан, для которого она необходима, как опора. Затруднения физиологического порядка будут рассмотрены позже. Теперь же ограничим наши рассуждения разрешением вопроса, позволяют ли наши знания механики допустить возможность существования двигателя, который, исключая какую либо внешнюю опору, мог бы передвигать аппарат. Хотя это и покажется странным для того, кто не занимался этим вопросом, тем не менее сегодняшние познания ученых указывают, что такой двигатель существует уже давно - это ракета. Часто говорят, что ракета движется благодаря реакции „на воздух“. Первая часть этого утверждения верна, но вторая „на воздух“ - ложна. Ракета движется так же хорошо в пустоте и даже лучше, чем в воздухе.

После израсходования горючего, начинается свободный полет ракеты в пространстве с некоторою скоростью v 1 слагающейся из собственной скорости v 1 ракеты и касательной скорости w , которую ракета получила благодаря вращению земли и ветру. Следует заметить, что пока ракета проходит в пределах земной атмосферы, сопротивление воздуха уменьшает скорость свободного полета ракеты, однако, это уменьшение незначительно на больших высотах, и, по вычислению ученого Герберта Оберта, при скорости v1 = 1000 м/с. равно всего 69 м/с, а при v1 = 10 000 м/с - всего лишь 2.2 м/с*, чем можно пренебречь В случае эллиптической орбиты, это уравнение имеет два корня, один для нас мнимый (внутри земли или под нею), другой - действительный, определяющий наивысшую точку подъема. Обратное падение ракеты не произойдет в точку взлета. Это происходит благодаря 1) влиянию ветра, 2) вращению земли и 3) условиям полета ракеты

Цель аппарата: Исследование высоты, состава и температуры земной атмосферы, определение закона сопротивления воздуха при разных высотах и скоростях, а также исследование работы самой ракеты. Аппарат состоит из двух ракет: верхней, внутренней - водородной (Н. R.) и нижней, в то же время внешней - спиртовой (A. R.) Длина аппарата 5 метров, ширина 55.6 см, вес 544 кг, из коих 6.9 кг приходятся на Н. R. Кроме того предвидена еще вспомогательная ракета. Вопрос о материале ракеты окончательно не решен. Материал ее работает, благодаря внутреннему сверхдавлению, на растяжение

1.Предварительные опыты Оберта должны заключаться в испытании работы дюзы и распылителя; в испытании истечения жидкостей из мелких отверстий и т. п.). 2. Вспомогательная ракета имеет назначением поднять вышеописанную составную ракету с высоты 5550 м до 7750 м и дать, по истощении своего горючего, главной (A. R.) ракете начальную скорость 500 м/с. Вес ее с горючим - 220 кг, продолжительность работы - 8 с; она сообщит A. R. ускорение 100 м/с2. Она своими прорезами (b) вставляется в стабилизаторы A. R., а ее баллон с кислородом (а) помещается в дюзе A. R. Для прочности, A. R. укрепляется снаружи кольцами, которые спадают одновременно со спадением вспомогательной ракеты. На фиг. 54 схематически показано взаимное расположение всех трех ракет: водородной (пунктир), спиртовой (сплошные линии) и вспомогательной (заштриховано). 3. Значение помп Р 1,2 будет тем больше, чем больше вся ракета.

Вообще человек может выдержать больший эффект ускорения, направленный от головы к ногам, нежели обратно. Еще больший эффект он может выдержать в лежачем положении или по касательной. Неприятным бывает эффект ускорения при движении по кругу, еще более неприятным при слабых подниманиях и опусканиях. Наоборот, быстрые торможения влияют слабее. На основании этих и иных соображений Оберт считает вероятным, что человек может выдерживать эффект ускорения около 51.2 м/с2 в течение 200-400 секунд. Ослабленное же ускорение не имеет никакого физического вреда. А при полете ракеты с пассажирами Оберт предлагает отправлять ракету не вертикально, т. е. вдоль земного радиуса, а наклонно, по кривой, названной им „синергией“. При этом можно повысить ускорение при взлете, так как почти парализуется влияние земного ускорения, благодаря полету едва ли не параллельно поверхности Земли.

Название : Механика космического полета в элементарном изложении.

В книге в доступной форме, без применения сложного математического аппарата, но вместе с тем вполне строго излагаются основы космодинамики - науки о движении космических летательных аппаратов. В первой части рассматриваются общие вопросы, двигательные системы для космических полетов, пассивный и активный полеты в поле тяготения. Следующие части посвящены последовательно околоземным полетам, полетам к Луне, к телам Солнечной системы (к планетам, их спутникам, астероидам, кометам) и за пределы планетной системы. Особо рассматриваются проблемы пилотируемых орбитальных станций и космических кораблей. Дается представление о методах исследования и проектирования космических траекторий и различных операций: встречи на орбитах, посадки, маневры в атмосферах, в гравитационных полях планет (многопланетные полеты и т. п.), полеты с малой тягой и солнечным парусом и т. д. Приводятся элементарные формулы, позволяющие читателю самостоятельно оценить начальные массы ракет-носителей и аппаратов, стартующих с околоземной орбиты, определить благоприятные сезоны для межпланетных полетов и др. Книга содержит большой справочный числовой и исторический материал.

За годы, прошедшие после выхода в свет второго издания этой книги, космонавтика достигла новых замечательных успехов. Все большее применение находят искусственные спутники Земли для развития народного хозяйства. Резко возросло число советских космонавтов, побывавших на околоземных орбитах. Работа экипажей (в том числе интернациональных) на советской орбитальной станции «Салют» стала обыденным явлением. Продолжается успешное изучение Венеры и Марса. Стал привычным пролет Юпитера, достигнут Сатурн, впереди Уран.
Наряду с практическими достижениями опубликован ряд теоретических работ и предложено немало тем для новых разработок, интересных именно с точки зрения механики космического полета. Достаточно, например, сказать, что солнечный парус стал рассматриваться как конкурент электро-ракетных двигательных установок. Конкретизируются проекты использования космических аппаратов в так называемых точках либрации, и уже началось их осуществление. Придумано, как использовать Землю для разгона на пути к Юпитеру и Сатурну

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к третьему изданию 8
Из предисловия ко второму изданию 10
Введение 15
§ 1. Космодинамика - теория космических полетов 15
§ 2. Основные законы механики 18
§ 3. О единицах силы и массы 20
§ 4. О системах отсчета 21
Часть первая
ОСНОВЫ РАКЕТО- И КОСМОДИНАМИКИ 22
Глава 1. Двигательные системы для космических полетов 22
§ 1. Законы ракетного движения 22
§ 2. Структура ракеты 27
§ 3. Составная ракета 29
§ 4. Термохимические ракетные двигатели 34
§ 5. Ядерные тепловые двигатели 38
§ 6. Тепловые двигатели с внешним источником энергии 41
§ 7. Электрические ракетные двигатели (ЭРД) 42
§ 8. Парусные системы 46
§ 9. Фотонный (квантовый) ракетный двигатель 48
§ 10. Классификации двигательных систем 48
Глава 2. Свободный полет в полях тяготения 54
§ 1. Силы, действующие на космический аппарат в полете 54
§ 2. Задача п тел и метод численного интегрирования 55
§ 3. Невесомость 57
§ 4. Центральное поле тяготения 59
§ 5. Траектории в центральном поле тяготения 61
§ 6. Неограниченная задача двух тел 66
§ 7. Сфера действия и приближенный метод расчета траекторий... 68
Глава 3. Активное движение космического аппарата 73
§ 1. Выход на траекторию свободного полета 73
§ 2. Активное движение в космическом пространстве 78
§ 3. Перегрузка 80
§ 4. Управление движением космического аппарата 82
§ 5. Движение космического аппарата относительно центра масс и управление им 84
Часть вторая
ОКОЛОЗЕМНЫЕ ПОЛЕТЫ 89
Глава 4. Движение искусственных спутников Земли 89
§ 1. Параметры орбиты 89
§ 2. Возмущенное движение спутника 91
§ 3. Влияние несферичности Земли 92
§ 4. Эволюция орбиты в земной атмосфере. . . ." 95
§ 5. Влияние притяжений Луны и Солнца 98
§ 6. Спутники в точках либрации 102
§ 7. Влияние давления солнечного света 106
§ 8. Движение спутника относительно земной поверхности 107
Глава 5. Активное движение в околоземном пространстве 111
§ 1. Выведение спутника на орбиту с низким перигеем 111
§ 2. Многоимпульсное выведение 113
§ 3. Изменение плоскости орбиты 117
§ 4. Спуск с орбиты 119
§ 5. Относительное движение в окрестности спутника 123
§ 6. Встреча на орбите 129
§ 7. Конечное сближение и стыковка 133
§ 8. Разгон с малой тягой до параболической скорости 136
§ 9. Изменения орбит и их коррекция с помощью малых тяг 140
§ 10. Разгон с помощью солнечного паруса 143
§ 11. Ориентация и стабилизация спутников 146
Глава 6. Использование искусственных спутников Земли "150
§ 1. Космические объекты в околоземном пространстве 150
§ 2. Исследовательские спутники 152
§ 3. Метеорологические спутники и спутники для исследования природных ресурсов Земли 159
§ 4. Спутники связи 164
§ 5. Навигационные и геодезические спутники 167
§ 6. Орбитальные энергостанции 168
Глава 7. Пилотируемые орбитальные объекты 170
§ 1. Корабли-спутники и орбитальные станции 170
§ 2. Роль орбитальных станций 176
§ 3. Искусственная тяжесть 177
§ 4. Многоразовый транспортный космический корабль (МТКК) . . 180
§ 5. Межорбитальный транспортный аппарат 185
§ 6. Эксплуатация многоразовых транспортных аппаратов 186
Часть третья
ПОЛЕТЫ К ЛУНЕ 191
Глава 8. Достижение Луны 191
§ 1. Плоская задача достижения Луны 191
§ 2. Пространственная задача достижения Луны 196
§ 3. Учет эллиптичности лунной орбиты, притяжения Луны и ее размеров 202
§ 4. Влияние гравитационных возмущений от сжатия Земли и от Солнца 205
§ 5. Точность наведения 206
§ 6. Коррекция траектории 209
§ 7. Посадка на Луну 210
§ 8. Научное значение автоматических лунных станций 217
Глава 9. Пролетные операции 221
§ 1. Пролетная траектория 221
§ 2. Сближение с возвращением к Земле 225
§ 3. Периодический облет Луны 230
§ 4. Разгонные траектории 234
§ 5. Маневрирование на пролетных траекториях 236
§ 6. Научное значение пролетных операций 237
Глава 10. Искусственный ыгутник Луны 239
§ 1. О возможности захвата Луной космического аппарата 239
§ 2. Запуск искусственного спутника Луны 241
§ 3. Орбиты спутников Луны и их эволюция 245
§ 4. Движение спутника относительно лунной поверхности.... 250
§ 5. Маневрирование спутников Луны 251
§ 6. Научное значение спутников Луны 253
Глава 11. Возвращение на Землю 256
§ 1. Траектории возвращения 256
§ 2. Вход в земную атмосферу и спуск 258
§ 3. Возвращение на Землю космических аппаратов, облетевших Луну 262
§ 4. Возвращение на Землю станций, совершивших посадки на Луне 265
Глава 12. Экспедиция на Луну 268
§ 1. Особенности 1раекторий полета человека 268
§ 2. Прямой полет Земля - Луна - Земля (первый вариант лунной экспедиции) 271
§ 3. Встреча в космосе и монтаж корабля (второй вариант лунной экспедиции) 275
§ 4. Разъединение и сближение на окололунной орбите (третий вариант лунной экспедиции) 277
§ 5. Экспедиции по программе «Аполлон» 278
§ 6. Лунная транспортная космическая система 290
§ 7. Лунные грузовые корабли с малой тягой 291
§ 8. Окололунная орбитальная станция 293
§ 9. Перспективы использования Луны 298
Часть четвертая
МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ПОЛЕТЫ 302
Глава 13. Межпланетные полеты с большой тягой 302
§ 1. Главные особенности межпланетного полета 302
§ 2. Движение внутри сферы действия Земли 306
§ 3. Гелиоцентрическое движение вне сферы действия Земли.... 312
§ 4. Гомановские и параболические перелеты 315
§ 5. Движение внутри сферы действия планеты-цели 321
§ 6. Межпланетный пертурбационный маневр 325
§ 7. Искусственные спутники планет 329
§ 8. Возмущения межпланетных траекторий 335
§ 9. Коррекция межпланетных траекторий 337
Глава 14. Межпланетные полеты с малой тягой 341
§ 1. Траектории достижения планет 341
§ 2. Перелеты на орбиты искусственных спутников планет 343
§ 3. Солнечный парус 346
§ 4. Разработки космических аппаратов с двигателями малой тяги. 348
Глава 15, Зондирование межпланетного пространства 350
§ 1. Одноимпульсные орбиты искусственных планет 350
§ 2. Полеты вне плоскости эклиптики 353
§ 3. Поворот плоскости орбиты с помощью солнечной ЭРДУ.... 355
§ 4. Двухимпульсные орбиты искусственных планет 356
§ 5. Переход через бесконечность 359
§ 6. Выведение искусственной планеты в точку либрации 360
§ 7. Научное значение искусственных планет 361
Глава 16. Полеты к Марсу 363
§ 1. Траектории в случае упрощенной модели планетных орбит. . . 363
§ 2. Влияние эксцентриситета и наклона орбиты Марса 367
§ 3. Географические условия старта к Марсу 370
§ 4. Посадка на Марс 371
§ 5. Искусственные спутники Марса 374
§ 6. Полеты на спутники Марса - Фобос и Деймос 375
§ 7. Облет Марса с возвращением к Земле 377
§ 8. Автоматические станции исследуют Марс 378
§ 9. Результаты исследований Марса 381
Глава 17. Полеты к Венере 386
§ 1. Достижение Венеры 386
§ 2. Посадка и искусственный спутник Венеры 387
§ 3. Облет Венеры 387
§ 4. Автоматические станции исследуют Венеру 389
§ 5. Результаты исследований Венеры 394
Глава 18. Полеты к Меркурию 396
§ 1. Достижение Маркурия 396
§ 2. Посадка и искусственный спутник Меркурия 396
§ 3. Полет к Меркурию при попутном облете Венеры 398
§ 4. Полет с солнечно-электрическим двигателем 399
§ 5. Результаты исследований Меркурия 400
Глава 19. Полеты к юпитерианским планетам 402
§ 1. Планеты, совсем не похожие на нашу 402
§ 2. Прямые перелеты 403
§ 3. Полеты к Юпитеру и Сатурну через планеты земной группы. . 405
§ 4. Пертурбационные маневры в сферах действия планет группы Юпитера 407
§ 5. Через Юпитер - к Солнцу и подальше от плоскости эклиптики 410
§ 6. Искусственный спутник Юпитера 412
§ 7. Искусственные спутники других планет группы Юпитера... 416
§ 8. Посадки на естественные спутники 417
§ 9. Зондирование атмосфер юпитерианских планет. Посадка на Плутон 418
§ 10. Полеты с малой тягой 419
§ 11. Исследования Юпитера и Сатурна 420
§ 12. Результаты исследований в системах Юпитера и Сатурна. . . 424
Глава 20. Полеты к астероидам 429
§ 1. Пролет астероида 429
§ 2. Встреча с астероидом 430
§ 3. Выход на орбиту вокруг астероида 431
§ 4. Посадка на астероид и возвращение на Землю 432
Глава 21. Полеты к кометам 434
§ 1. Импульсные полеты 434
§ 2. Полеты с малой тягой 437
§ 3. Операции вблизи ядра кометы 439
Глава 22. Межпланетные экспедиции 440
§ 1. Они только отложены 440
§ 2. Особенности межпланетных экспедиций 441
§ 3. Спуск на Землю при возвращении из экспедиции 444
§ 4. Безостановочные пилотируемые облеты планет 447
§ 5. Экспедиции с остановками при прямых симметричных перелетах 448
§ 6. Экспедиции с траекториями возвращения, несимметричными траекториям прибытия 453
§ 7. Операции на околопланетных орбитах, пролетных траекториях и поверхностях 455
§ 8. Экспедиции на астероиды 458
§ 9. Использование кораблей с малой тягой 460
§ 10. Немного о будущем 465
Часть пятая
ПОЛЕТЫ ЗА ПРЕДЕЛЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ 467
Глава 23. Преддверие полета к звездам 467
§ 1. Заплутонное пространство 467
§ 2. Полеты с большой тягой 468
§ 3. Полеты с малой тягой 469
Глава 24. Межзвездные полеты 470
§ 1 Астронавтика - составная часть космонавтики 470
§ 2. Фотонная ракета - средство осуществления межзвездных полетов 471
§ 3. Обобщенная формула Циолковского 472
§ 4. Продолжительности полетов 474
§ 5. О «собственных» скоростях звездолета 477
§ 6. Мечта или реальность? 478
Послесловие 481
Дополнение при корректуре. Космический лифт 484
Приложение I. Перечень таблиц в тексте книги 487
Приложение II. К вычислению начальных масс ракетных систем 487
Литература 490
Указатель имен и библиографических ссылок 503
Предметный указатель 506
Указатель наименований космических летательных аппаратов и проектов 509