37
ограниченная по мощности, будет, как правило, пред-
назначена прежде всего для обеспечения работы аппа-
ратуры на борту КА. С одной стороны, это существенно
облегчает внедрение ЭРД в космическую технику, по-
скольку во многих случаях космическая электрореак-
тивная двигательная установка может работать в пау-
зах «молчания» бортовой аппаратуры и, таким образом,
не потребуется создавать специальный источник энер-
гии для ЭРД. С другой стороны, такая «неавтоном-
ность» двигательной установки приводит к тому, что на
борт КА можно будет поставить лишь маломощные
ЭРД. Это тормозит развитие мощных ЭРД. Тем не ме-
нее процесс внедрения ЭРД в космическую технику уже
начался и успешно продолжается. «Неавтономные» ЭРД
нужны прежде всего там, где:
а) требуется обеспечить длительное время сущест-
вования КА, орбита которого изменяется под влиянием
разного рода возмущений (например, аэродинамическо-
го сопротивления для низколетающих КА). Для под-
держания параметров орбиты выгодно использовать дви-
гатели с большой скоростью истечения, т. е. ЭРД, иначе
запас рабочего тела становится чрезмерно большим;
б) требуется прецизионно поддерживать ориентацию
или траекторию полета КА (например, космической об-
серватории). В этом случае эффективность ЭРД объяс-
няется их высокими динамическими характеристиками и
возможностью создавать очень малые, точно контроли-
руемые тяговые импульсы (электромагнитное качание
пучка в ионных двигателях или импульсный режим ра-
боты плазменных двигателей).
Сейчас начата активная подготовка к качественно
новому этапу в развитии ЭРД — созданию «автоном-
ных» космических электрореактивных двигательных
установок. Речь идет, в частности, об американской
программе SEP (solar electric propulsion — «солнечные
ЭРД»), согласно которой разрабатывается унифициро-
ванная серия КА с ЭРД. Для их питания создается спе-
циальная солнечная электроэнергетика мощностью
25 кВт. Программа рассчитана на ближайшие 15 лет и
призвана решить большой круг задач. С некоторыми из
них мы познакомим читателя.
53
Критерии оптимальности «автономных» космических
электрореактивных установок. Каждый КА имеет про-
грамму — цель полета. Задача создателей КА — обес-
печить оптимальную конструкцию этого аппарата и его
оптимальное функционирование для решения поставлен-
ной задачи (или серии задач).
Одним из важнейших оптимизируемых элементов яв-
ляется двигательная установка. Поскольку условия ра-
боты двигателей на разных КА очень разнообразны, то,
естественно, не существует оптимального двигателя на
все случаи жизни. Тем не менее для определенного
круга задач можно сформулировать некоторые крите-
рии оптимальности.
Рассмотрим две задачи на оптимизацию автономной
электрореактивной установки. Начнем с наиболее про-
стой.
Оптимальный удельный импульс. Рассмотрим пере-
лет, в процессе которого двигательная установка дол-
жна развивать заданную постоянную тягу F в течение
заданного времени т. Будем считать также, что изве-
стны тяговый к.п.д. т) f и «удельная масса» К энергети-
ки КА, измеряемая обычно в килограммах на киловат-
ты (масса энергоустановки |ы э пропорциональна ее мощ-
ности: [х э = |щ + КР). Спрашивается, какова должна
быть скорость истечения, чтобы стартовая масса двига-
тельной установки была минимальная?
Тот факт, что при некоторой скорости истечения
масса космической электрореактивной двигательной