Главная | Обратная связь

Движение космических аппаратов в «зыбком пространстве» около Луны.

С запусками искусственных спутников Луны учёные связывали большие надежды. Определения массы Луны по наблюдениям над морскими приливами давали заниженные значения [23]; методы же, основанные на величинах постоянной прецессии и вынужденной нутации, а также лунного неравенства в гелиоцентрической долготе Земли, также давали не вполне согласовавшиеся друг с другом результаты [17]. Поэтому, по элементам орбиты спутника Луны намеревались определить массу Луны на основе третьего закона Кеплера. Предполагалось также, изучив движение спутника по отношению к центру масс Луны, уточнять движение самой Луны. Но все эти надежды рухнули – из-за того, что движение космических аппаратов в окрестностях Луны оказалось аномальным, если подходить к нему с позиций закона всемирного тяготения. Об этой аномальности говорят даже те сведения, которые доступны из открытых источников (см., например, [24]).

Вспомним, что каждое большое космическое тело, имеющее собственное тяготение, характеризуется т.н. сферой действия, в пределах которой движение пробного тела определяется притяжением, практически, только к центральному телу, а действием других больших тел можно, в первом приближении, пренебречь. Считается, что радиус сферы действия Луны составляет 66000 км [24]. Между тем, характерной особенностью движения искусственных спутников Луны является быстрая эволюция их орбит даже на малых высотах. Причины этой быстрой эволюции обычно связывают с возмущениями со стороны Земли и Солнца – как будто для Луны не писан закон сферы действия – а также с нецентральностью и локальными аномалиями гравитационного поля самой Луны (т.н. масконами). Но никакие из этих возмущений не объясняют, почему сильнее всего эволюционируют полярные окололунные орбиты, причём их эволюция происходит поразительным образом. Например, сначала апоселений поднимается, а периселений опускается. Если запаса высоты не хватает, то аппарат задевает поверхность Луны и гибнет. А если хватает, то через некоторое время начинается обратный процесс: подъём периселения и опускание апоселения – и так далее. Подобные длиннопериодические эволюции полярных окололунных орбит [24] не следуют из закона всемирного тяготения; они до сих пор не имеют объяснения.

Попробуем объяснить их на основе вышеизложенных представлений о лунном тяготении. Как уже отмечалось выше, Луна не имеет собственной частотной воронки, и локально-абсолютной скоростью космического аппарата в окрестностях Луны является его скорость не в селеноцентрической, а в геоцентрической системе отсчёта. Это означает, что, даже при обращении аппарата вокруг Луны, это обращение является всего лишь возмущением, наложенным на главное движение аппарата – вокруг Земли. Впрочем, это возмущение довольно-таки значительно, поскольку «первая космическая скорость» вблизи поверхности Луны больше, чем орбитальная скорость движения Луны вокруг Земли, и низкая орбита искусственного спутника Луны непременно имеет участок, где вектор локально-абсолютной скорости этого спутника почти противоположен направлению его главного движения – вокруг Земли, вместе с Луной. Осознание того, что окололунное движение аппарата является возмущением его околоземного движения, не только проясняет, почему в случае Луны плохо работает закон сферы действия, но и указывает на то, что странные эволюции окололунной орбиты аппарата могут в действительности быть результатом эволюций его околоземной орбиты. Тогда периодические эволюции полярных окололунных орбит находят, по-видимому, естественное объяснение. Действительно, при обращении, с периодом Т, по полярной окололунной орбите, вектор ускорения, возмущающего околоземное движение, имеет периодическую (с периодом Т) компоненту, нормальную к плоскости околоземного движения. Согласно формулам для эволюции параметров околоземной орбиты при малых возмущающих воздействиях [25], именно эта нормальная компонента возмущения приводит к приращениям наклонения орбиты и долготы её восходящего узла. Причём, знаки и величины этих приращений зависят, соответственно, от косинуса и синуса аргумента околоземной орбиты, при котором действовало нормальное возмущение. Как можно видеть, результирующие длиннопериодические вариации наклонения и долготы восходящего узла околоземной орбиты искусственного спутника Луны, при отсутствии таковых у околоземной орбиты Луны, должны проявляться через соответствующие длиннопериодические смещения окололунной полярной орбиты – в частном случае, через вышеназванные длиннопериодические колебания удалений в апоселениях и периселениях.