Если учитывать затраты топлива и энергии, то особенно выгодным будет полет по минимальной траектории. При этом для вывода АМС на орбиту кораблю нужна наименьшая скорость. К тому же минимальная орбита касается орбит Венеры и Земли. Полет АМС в этом случае будет в наибольшем удалении от Солнца и окрестности Земли и в наименьшем — в окрестности Венеры. Эта орбита выгодны и в том отношении, что при встрече с планетой космическая станция будет иметь относительно небольшую скорость, и полет вблизи Венеры окажется продолжительным.
Но полег по минимальной орбите имеет и свои недостатки. Среди них прежде всего большая продолжительность времени полета и большой путь, которые составят соответственно около пяти месяцев и 400 миллионов километров. К тому же такая орбита очень чувствительна к ошибкам запуска.
Из приведенных примеров видно, что на современной стадии развития ракетостроения наиболее подходящими будут орбиты, промежуточные между прямолинейной и минимальной. Движение, по этим орбитам должно происходить в сторону движении Земли. Из энергетических соображений и для обеспечения надежной радиосвязи с космической станцией момент запуска должен быть выбран так, чтобы нижнее соединение было примерно в середине полета. Именно таким образом была выбрана траектория полета при запуске космической станции 12 февраля 1961 года.
Орбита АМС
Полет АМС после выключения ее двигателей происходит под действием сил притяжения другими телами солнечной системы. Еe движение ничем не отличается в общих чертах от движения любой из планет солнечной системы. Путь космической ракеты можно условно разбить на три участка. На первом этапе движение происходит в так называемой сфере действия Земли, простирающейся почти на миллион километров. Здесь основную роль играют силы земного тяготения. Роль солнечного тяготения очень невелика. Относительно Земли космический корабль движется по гиперболической орбите. 11 февраля межпланетная станция вышла из сферы действия Земли.
На втором участке движение корабля в основном определяется силой солнечного притяжения. Земля уже далека, и практически не искажается движение станции. Второй участок полета составляет более 99 процентов всего пути. Полет на этом этапе происходит примерно по эллипсу с фокусом в центре Солнца.
Полет АМС происходит почти в плоскости земной орбиты. Наклон плоскости орбиты корабля к плоскости орбиты Земли составляет всего 0,6 градуса. Это выгодная траектория. Возможность такой орбиты обусловлена выбором даты встречи корабля с Венерой. 19—20 мая, когда произойдет эта встреча, Венера будет находиться близко к плоскости земной орбиты.
Эллипс, по которому летит межпланетный корабль, выбран так, что наибольшее удаление АМС от Солнца составляет 151 миллион километров, а наименьшее — 106 миллионов километров. Но ведь эти расстояния очень близки к радиусам орбит Земли и Венеры! В этом и состоит одно из достоинств выбранной орбиты. Она очень близка к минимальной, о которой шла ранее речь.
Через три месяца полета, 18—19 мая, АМС войдет в сферу действия Венеры, радиус этой сферы несколько менее миллиона километров. Полет станции в окрестности Венеры будет также происходить по гиперболической орбите относительно Венеры. Она, по расчетным данным, должна сблизиться с Венерой на расстояние менее ста тысяч километров. Скорость станции относительно Венеры будет составлять несколько километров в секунду и превысит вторую космическую скорость для Венеры. Поэтому при полете станции вблизи Венеры ее орбита относительно планеты окажется гиперболической. Для того чтобы АМС стала спутником Венеры, нужен еще один ракетный двигатель, который бы уменьшил её скорость!
