Основи на движението на космически кораби
Орбитален полет
Изисквания за дизайн и оформление на космически кораб
Разположението на космическия кораб трябва да отчита изискванията за оптимално функциониране на основните системи, включително контрол, стабилизация и ориентация, както и да осигурява рационално разположение на приборите и оборудването, като се отчита удобството на тяхното инсталиране, монтаж, транспортиране и тестване. Едно от задължителните условия при компоновката на космическия кораб е да се осигури зададено положение на неговия център на масата спрямо надлъжната ос на кораба, от което зависи управлението и стабилизирането на кораба, което е особено важно при неговото спускане.
По този начин конфигурацията на космическия кораб и неговото структурно оформление до голяма степен се определят от предназначението, вида на траекториите и извършваните операции, състава на оборудването и системите, поставени на космическия кораб, както и условията за тяхната работа. Така например на пилотираните космически кораби трябва да се предвидят условия за създаване на условия за работа и почивка на екипажа, както и за евакуация на космическия кораб, включително принудително бягство с помощта на аварийно-спасителна система (SAS).
При избора на конструктивни и компоновъчни решения се вземат предвид масовите и общите ограничения, определени от възможностите на съответните ракети-носители, предназначени да изведат космическия кораб в орбита, условията за връщане на космическия кораб на Земята, характеристиките на разположението на приборите и системите, броя на докинг възлите, възможностите за модернизация (развитие) на космическия кораб в орбита (например при докинг на нови модули) и други характеристики.
Ако по време на полет на космически кораб в открития космос неговите форми практически не влияят на аеродинамичното съпротивление (само върху моментите на инерция при работата на системите за управление на ориентацията и стабилизиране), то по време на полета в атмосферата това влияние може да бъде много значително. Следователно КА се поставя подобтекател, който се пролива на редки слоеве. След навлизане в космическа орбита и изпускане на обтекателя, космическият кораб обикновено се „разгъва“: произвеждат се слънчеви панели, антени и други конструкции. Понякога космическият кораб в орбита се преустройва: редът на свързване на блоковете се променя, тяхната ориентация се променя.
Специални изисквания за аеродинамика се налагат на аерокосмическите превозни средства, чието кацане се извършва по самолетен начин (космическа совалка, Буран).
Орбитата е траекторията на самолет (тяло) под въздействието на притегателен център, основан на закона за всемирното притегляне.Всички небесни тела (звезди, планети и техните спътници, астероиди, комети), както и космически кораби и други устройства в свободен полет се движат по орбити.
Когато космическите кораби се движат по орбити, тяхната траектория се влияе от различни привличащи центрове (Земя, Луна, Слънце, планети). Във всеки участък от траекторията обаче най-голямо влияние оказва едно от тези небесни тела, т.е. е основният притегателен център за космическия кораб. Именно той определя формата на орбитата, нейните параметри, а други небесни тела, поради своето гравитационно поле, създават допълнителни ефекти върху космическите кораби. Тези влияния се проявяват в изкривяване на формата на орбитата или в допълнителни скорости, които трябва да се вземат предвид при избора на формата на траекторията и управлението на полета на космическия кораб.
Формата на орбитите зависи от скоростта на ускорение и разстоянието от привличащия център и обикновено е кръг, елипса, парабола или хипербола. За устройства, част от полета на които преминава в атмосферата на планетите, орбитата може да промени формата си поради аеродинамичните сили, възникващи върху устройството.
При орбитален полет са възможни два вида движение:активенипасивен(фиг. 1.1).
В активната част на орбитатасе включва ракетният двигател, който създава импулс на тяга, така че космическият кораб може да извършва контролирано движение в съответствие с големината и посоката на силовия импулс, генериран от двигателя. Активното място се използва за промяна на формата на орбитата.
В пасивния участъкна полета двигателят е изключен и движението на космическия кораб по орбитата се извършва стриктно в съответствие със законите на всемирната гравитация и небесната механика.
За изучаване на орбитите на космически кораби в механиката на космическите полети обикновено се използват геоцентрични (изравнени с центъра на Земята) или хелиоцентрични (изравнени с центъра на Слънцето) координатни системи.
Космическият кораб в орбитален полет се влияе предимно от гравитационните сили на небесните тела, сред които една от силите на привличане е основната. Следователно движението на космическия кораб може да се разглежда в централното гравитационно поле. Такова необезпокоявано движение се наричаКеплерово движение.