Как выбирают небесные дороги?
Путь АМС к Венере при полете по выбранной орбите составит 270 миллионов километров. Была ли более короткая дорога? Оказывается, была. Ибо путь по прямолинейной орбите перелета с движением в сторону Солнца не превысил бы 40 миллионов километров. II время полета было бы небольшим — немного меньше месяца.
Почему же не использовали эту орбиту, выведение корабля на которую требует наименьшей затраты горючего? Объясняется это различными астрономическими, динамическими и техническими причинами.
Для наилучшего выбора траектории перелета нужно обязательно учесть особенности движения Земли и Венеры. Обе планеты, как известно, движутся почти по круговым орбитам приблизительно в одной и той же плоскости. Наибольшее отклонение Венеры от плоскости земной орбиты составляет не более 6—7 миллионов километров. Средние расстояния от Земли и Венеры до Солнца соответственно равны 149,5 и 108 миллионам километров. Земля делает полный оборот вокруг Солнца за год, а Венера, находясь ближе к Солнцу и двигаясь быстрее Земли, делает полный оборот за 225 суток. В одну секунду Венера проходит по своей орбите 35 километров.
Из-за различия времен обращения взаимное расположение этих планет непрерывно изменяется. Но любая из конфигураций повторяется через 584 суток. Этот промежуток времени называется синодическим периодом. Сразу можно заметить, что время, наиболее благоприятное для запусков ракет к Венере, также будет периодически повторяться через синодический период. Приблизительно такие же условия, какие были в январе этого года, будут в августе 1963 года. Отметим еще одно любопытное обстоятельство: пять синодических периодов в точности равны восьми годам. Отсюда следует, что через восемь лет соответствующие конфигурации Земли и Венеры приходятся на одни и те же даты.
Большой интерес для космонавтики представляют так называемые соединения, когда Солнце, Земля и Венера находятся на одной прямой. Если при этом Венера оказывается между Землей и Солнцем, то соединение называется нижним, если же обе планеты расположатся по разные стороны от Солнца, то соединение будет верхним. В момент нижнего соединения расстояние между Землей и Венерой наименьшее — приблизительно 40 миллионов километров, а в верхнем соединении оно наибольшее и равно 260 миллионам километров. Так как в момент нижнего соединения Венера ближе всего к Земле, то, казалось бы, выгодно, чтобы встреча АМС и Венеры имела место именно в этот момент. Но в действительности это не так. Ведь в этот промежуток времени Венера не видна. Она на небосводе находится рядом с Солнцем. Поэтому оптические наблюдения ее невозможны. Радиосвязь АМС с Землей также окажется затруднительной: будет мешать Солнце, так как оно излучает радиоволны, которые вызовут сильные радиопомехи. Вот почему для поддержания падежной радиосвязи с Землей полет АМС к Венере должен проходить близко к нижнему соединению. Но встреча с ней не должна произойти и момент соединения!
Для посылки к Венере более массивных космических станций с помощью существующих ракет нужно, чтобы начальная скорость полета была бы возможно меньшей. Сообщение большой скорости космоплану требует больших запасов топлива. Сэкономив же топливо, благодаря выбору траектории с небольшой начальной скоростью, можно будет послать в космический полет более тяжелую станцию, с большим количеством разнообразной научной аппаратуры.
Следовало, кроме того, учесть, что космическая станция изучит Венеру тем лучше, чем дольше будет она двигаться в окрестности планеты. Но для этого нужно, чтобы при подлете к планете АМС имела бы относительно Венеры небольшую скорость. Наконец, желательно, чтобы время полета к Венере было бы наименьшим. Понятно, что выбор траектории, которая отвечала бы всем этим требованиям, невозможен. Задача состояла поэтому в выборе оптимальной траектории.
