РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

КАЗАНСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И МАШИНОСТРОЕНИЯ 

У.Н.ЗАКИРОВ

Физическая механика межзвездного полета Казань

Издательство “Фэн”

2003

УДК 523.

ББК 22.66

3-18

Издание осуществлено по решению Экспертного совета ан рт при финансовой поддержке фонда ниокр рт (грант № 05-5.2-212/2003 (ф))

Предисловие доктора технических наук, дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта П.Р.Поповича

Рецензенты: доктор физ.-мат. наук, профессор В.Р.Кайгородов

(Казанский государственный университет);

доктор физ.-мат. наук, профессор А.И.Маликов ( Казанский

государственный технический университет им. А.Н.Туполева)

Ответственный редактор:

доктор физ.-мат. наук, профессор Р.А.Кащеев

Закиров У.Н.

3-18 Физическая механика межзвездного полета. – Казань: Издательство “Фэн”, 2003. – 84 с., илл. 7.

На основе релятивистской динамики реактивного движения автором формулируется физическая механика межзвездного полета, реализуемого с помощью энергии термоядерного синтеза и аннигиляции. Рассмотрены вероятные цели – заплутоновое пространство в Солнечной системе, система ближайших звезд Центавра и вновь открытые звездные системы с экзопланетами. Представлены кинематики движения, отклонения от кинематических параметров при движении с постоянным ускорением, тягой и мощностью. Приведены примеры подбора оптимального числа ступеней и оптимального подбора ступеней на основе решения дифференциального уравнения движения релятивистской ракеты. Исследованы особенности поведения ракеты вблизи коллапсаров.

Книга предназначена для научных сотрудников, аспирантов и студентов, инженеров-проектантов, изучающих космическую баллистику.

ISBN 5-7544-0213-9  Издательство “Фэн”, 2003

 У.Н.Закиров, 2003

Оглавление

ФИЗИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА МЕЖЗВЕЗДНОГО ПОЛЕТА 1

Издание осуществлено по решению Экспертного совета АН РТ при финансовой поддержке фонда НИОКР РТ (грант № 05-5.2-212/2003 (Ф)) 2

3-18 Физическая механика межзвездного полета. – Казань: Издательство “Фэн”, 2003. – 84 с., илл. 7. 2

 У.Н.Закиров, 2003 3

ПРЕДИСЛОВИЕ 6

ВВЕДЕНИЕ 7

Глава 1. АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ЦЕЛЕВЫЕ ОБЪЕКТЫ 9

1.1. Зона Оорта 9

1.2. Координаты –Центавра 9

1.3. Внесолнечные системы с экзопланетами 9

КЛАСС ЗВЕЗДЫ ЕЕ ПЛАНЕТЫ 10

1.4. Состав вновь открытых внесолнечных систем 10

Таблица 1 10

Глава 2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ БАЛЛИСТИКИ 12

2.1. Уравнения Эйнштейна 12

2.2. Решение Шварцшильда как базовая метрика 13

2.3. Уравнения релятивистской баллистики 15

2.4. Кинематика движения с постоянным реактивным ускорением 16

2.5. Кинематика движения с постоянной реактивной тягой 17

2.6. Кинематика движения с постоянной мощностью 19

Глава 3. РАСЧЕТЫ ТРАЕКТОРИЙ К ЦЕЛЕВЫМ ОБЪЕКТАМ 22

3.1. Комбинированный метод разгона (торможения) ракеты 22

3.2. Полет к экзопланетам 22

3.3. Полеты к ближайшим звездам 24

Глава 4. РАВНОВЕСНОЕ ДВИЖЕНИЕ РАКЕТЫ ПРИ КОМПЕНСИРОВАНИИ ВНЕШНЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ ТЯГОЙ 27

4.1. Основное дифференциальное уравнение с эффективной массой 27

4.2. Кинематика движения 29

Глава 5. ДВИЖЕНИЕ РАКЕТЫ В СИЛЬНОМ ГРАВИТАЦИОННОМ ПОЛЕ 31

5.1. Особенности движения в поле Шварцшильда 31

5.2. Переходные режимы от сильного поля к слабому 32

5.3. Особенности оптимального выведения ракеты в поле Шварцшильда 33

5.4. Вопросы устойчивости ракеты (зонда) вблизи “черной дыры” 35

Глава 6. ОПТИМАЛЬНЫЙ ПОДБОР СТУПЕНЕЙ 37

6.1. Номограмма подбора ступеней 37

6.2. Оптимальный подбор ступеней 38

Глава 7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ МЕЖЗВЕЗДНЫХ ПОЛЕТОВ 41

7.1. Сравнение эффективности различных видов топлива и соответствующих им траекторий 41

Глава 8. МЕЖЗВЕЗДНАЯ КОСМОНАВТИКА КАК АЛЬТЕРНАТИВА ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ УЧЕНЫМИ НА ЗЕМЛЕ 45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47

Основные обозначения 48

ЛИТЕРАТУРА 50