2
ностью обладают эти системы. Большие значения тяги
необходимы для того, чтобы сообщить КА скорость не
ниже первой космической скорости. Идет противобор-
Таблица 1
Параметры ракет-носителей «Восток» и «Сатурн-5»
Удельный Суммарная
Тип ракеты- Стартовая Стартовая импульс 1 мощность
носителя масса, т тяга, т в вакууме, двигателей,
с МВт
«Восток» 400 510 314 15 000
«Сатурн-5» 2760—2900 3450 290 95 000
1 Т. е. отношение скорости истечения реактивной струи к уско-
рению силы тяжести Земли (9,8 м/с 2 ). Удельный импульс — очень
важный показатель реактивного двигателя: он равен времени, в те-
чение которого истекающая из сопла двигателя грамм-масса веще-
ства создает грамм-силу реактивной тяги. Чем больше это время,
тем меньше «топлива» нужно израсходовать для создания необхо-
димой силы тяги. Приведенные значения удельного импульса отно-
сятся к кислородно-керосинному топливу, которое используется в
двигателях первой ступени.
4
ство: мощь ракеты-носителя противопоставлена посто-
янно действующей силе земного тяготения.
Но вот КА вместе с последней ступенью ракеты-но-
сителя, набрав нужную скорость, выходит на заданную
орбиту. И сразу все стихает. Начинается «пассивный»
этап, когда система движется в условиях невесомости
по инерции. Если мы захотим теперь изменить пара-
метры орбиты, то для этого совсем не нужны мощные
двигатели с большой тягой. КА никуда не падает! Те-
перь достаточно подействовать на многотонный КА си-
лой, измеряемой граммами или даже долями грамма,
чтобы он начал медленно, но неуклонно совершать тре-
буемый маневр К Для этого достаточно лишь превзойти
величину помех, испытываемых КА за счет аэродинами-
ческого сопротивления при движении в разреженной
атмосфере, давления солнечного света, притяжения Лу-
ны и Солнца и т. п. Для спутника-шара диаметром
около 2 м на высоте 200 км эти помехи составляют
величину порядка 5 г, а на высоте 1000 км — величину
менее 0,1 г. Видно, как резко отличаются необходимые
величины тяги до и после выведения на орбиту.
Формула Циолковского. На первый взгляд может по-
казаться, что малая величина тяги, необходимая на
космической орбите, вообще снимает проблему совер-
шенствования двигателей. Однако это не так. Малая
величина тяги реализуется в условиях очень длитель-
ной работы, измеряемой иногда годами 2 , в отличие от
нескольких десятков минут работы двигателей ракеты-
носителя. В результате суммарный импульс, вырабаты-
ваемый двигательной установкой КА, — произведение
действующей силы на время работы двигательной уста-
новки — и масса израсходованного двигателями рабо-
чего вещества могут быть весьма большими. Основной
причиной появления ЭРД была необходимость получить
большую скорость истечения реактивной струи из дви-
гателя. Поясним, зачем это нужно.
Реактивная сила тяги F, получаемая при истечении
в единицу времени массы т со скоростью и, равна ти.
1 Разумеется, чем меньше эта сила, тем дольше длится маневр.
Реально время маневра не бывает произвольным. Всегда существу-
ют какие-либо ограничения на длительность маневра, но это уже
другой вопрос.
2 Такая длительность работы необходима, например, для под-
держания требуемых параметров орбиты долгоживущего спутника.