МАРС ПРОВЕРЯЕТ КЛАССИЧЕСКУЮ МЕХАНИКУ И ТРЕБУЕТ ВНЕСТИ ПОПРАВКИ

С.Н. Шмидт

Последняя авария Американского космического корабля MPL, произошедшая в момент посадки на поверхность Марса 03.12.1999 года, заставила многих людей заново взглянуть на происходящие аномальные явления с космическими аппаратами. Перед космическими компаниями встает вопрос о дальнейшей судьбе космических проектов, связанных с полетами к Марсу.

Все аварии космических аппаратов, запускаемых к Марсу, произошли в момент изменения параметров орбиты. Все эти аппараты были изготовлены по самой совершенной технологии и причина аварий должна быть общей. Качество изготовления или программное обеспечение не могли вызвать общую для всех их ошибку. Необходимо отметить, что подобные аварии происходили и с космическими аппаратами других стран, обладающих самыми совершенными технологиями.

В основе общей закономерности аварий лежат процессы торможения космических аппаратов вблизи Марса. Только при механическом разрушении аппаратов возможно полное отсутствие каких-либо сигналов.

Можно с большой уверенностью сказать, что именно неэффективность торможения стала причиной всех последних аварий. Причем неэффективность торможения проявлялась не только на участке аэродинамического торможения, но и но и при работе тормозных двигателей вне атмосферы Марса. То есть вход и движение в атмосфере Марса происходили со скоростью больше расчетной.

Следует отметить, что ни баллистики ни специалисты по аэродинамике не могли предугадать ничего подобного.

Все расчеты траектории движения были сделаны на основании существующих законов механики с учетом инвариантности систем отсчета, то есть на основе принципа относительности и закона сохранения импульса.

В отличие от математических систем отсчета, массивные гравитационные объекты создают для механизмов, движущихся в сфере их действия, собственные системы отсчета. Поведение механизмов в таких системах отсчета может резко отличаться, примером чему могут служить полеты на Марс.

Попробуем разобраться в причинах происходящего, применив нетрадиционный подход к решению задач динамики движения.

Рассмотрим орбитальное движение вокруг Марса Американского космического аппарата MGS.

Рис.1

Рис.2

MGS оборудован чувствительным акселерометром, который, по мнению специалистов НАСА, позволял определять плотность атмосферы Марса с большой точностью. Чувствительность акселерометра позволяла определять усилия вдоль оси движения корабля с точностью до сотых долей Н/м².

По мнению НАСА, переход MGS с высокой эллиптической орбиты на низкую круговую произошел в основном в результате аэродинамического торможения в атмосфере Марса. Тормозные ускорения при прохождении КЛА в атмосфере Марса регистрировались акселерометрами и полностью относились на результат аэродинамического воздействия. Но при этом оказалось, что плотность атмосферы Марса на одной и той же высоте имеет непредсказуемые значения, зависящие от множества факторов. Измеренная таким способом плотность имела разброс значений, отличающихся между собой в 4 раза!

Рис.3

Рис.4

Также выявились большие расхождения и в сравнительных данных значений плотности по результатам нескольких экспедиций.

Рис.5

Получив такие результаты, специалисты НАСА не стали утруждать себя поиском новых закономерностей в механике движения космических аппаратов, а просто усреднили все значения, придали им плавные формы и увязали с марсианскими пылевыми бурями и сезонным изменением климата.

Если бы плотность атмосферы Земли подчинялась таким закономерностям, то вымерли бы не только мамонты, но и все живое, а орбитальная станция “Мир” давно бы упала на американский континент.

А может все дело в том, что законы механики изучены пока не достаточно хорошо?

Попробуем разобраться в происходящем с точки зрения нетрадиционной механики, вернее попробуем углубить наши знания о законах движения.

При изменении долготы орбиты происходит периодическое изменение плотности атмосферы, вернее акселерометр регистрирует периодические изменения динамических реакций.

Рис.6

Разве можно увязать явно выраженный синусоидальный характер изменений показаний акселерометра с погодными условиями и колебаниями температуры?

Конечно нет.

Четкого объяснения этому явлению специалисты НАСА не дают, но все время пытаются уложиться в рамки существующих законов механики.

С чем это можно увязать? Например, с изменением направления вектора орбитальной скорости космического аппарата по отношению к вектору орбитальной скорости движения Марса вокруг Солнца.

Рис.7

В этом случае, возникающие динамические нагрузки будут определяться векторным произведением скоростей и становится понятным синусоидальный характер изменения нагрузок. При этом космический аппарат будет тормозиться в нижней части орбиты и разгоняться в верхней при совпадении направлений скоростей, что и фиксирует акселерометр.

Описать характер влияния гравитационных полей Марса и Солнца пока довольно сложно. Прежде необходимо выяснить общий характер возникновения таких динамических реакций в постоянных гравитационных полях, например движение подобной системы в Земной лаборатории. ( С.Н. Шмидт: “Исследование динамики вращающихся систем”, Кострома, 1987-99 гг.)

Кориолисовы силы являются частным случаем таких динамических реакций и довольно хорошо изучены при взаимодействии радиального и вращательного движения. Но, как показали исследования, подобные динамические реакции возникают и в других случаях.

Параметры орбиты КЛА могут быть определены достаточно точно только в нижней точке орбиты с помощью лазерного высотомера. Параметры орбиты в верхней точке и динамические реакции приборному контролю не поддаются.

Значения орбиты в верхней точке определяются расчетным путем.

Добавочный импульс в верхней точке поднимает высоту нижней, но при отсутствии тормозного импульса в этой точке, корабль поднимается на значительное расстояние и в верхней. Энергия орбиты увеличивается и ее полуоси также увеличиваются.

Тормозной импульс приводит к уменьшению энергии орбиты и ее полуосей.

Для того, чтобы с эллиптической орбиты перейти на круговую, необходимо приложить импульсы как в нижней(тормозной), так и в верхней(разгонный) точках орбиты. Сложение этих импульсов определяет параметры конечной орбиты.

Рассмотрим внимательней, что происходит в окрестностях нижней точки орбиты.

Рис.8

При движении в окрестностях нижней точки орбиты на корабль будут действовать разгоняющие и замедляющие ускорения.

Точные значения параметров движения можно получить используя уравнения Кеплера.

Ниже приведены данные ускорений, замеренные акселерометром

Рис.9

Рис.10

Что же измеряли акселерометры космических аппаратов при прохождении периапсиды, показывая наличие тормозящих сил как до периапсиды, так и после ее прохождения?

Ответить на этот вопрос в рамках существующей теории невозможно.

Но все встает на свои места, если предположить наличие ранее неизвестных динамических сил, проявляющихся в определенные моменты движения КЛА по орбите.

Что это за силы? От чего зависят и когда проявляются?

Чтобы ответить на эти вопросы надо переступить запреты механики.

Во первых надо отметить, что с появлением высокочувствительных приборов, появилась возможность увидеть отклонения в закономерностях движения механических систем в орбитальных полетах.

Только лазерный дальномер и чувствительный акселерометр позволяют обнаружить эти отклонения в орбитальных полетах космических аппаратов.

Подобные явления происходят и на Земле, но заметить их здесь гораздо сложнее, хотя порой они проявляются очень очевидно.

Как уже было отмечено, кроме свободного падения в гравитационном поле Марса, происходит одновременно и движение в гравитационном поле Солнца.

Орбита космического аппарата вращается вокруг Марса и вектор скорости его движения постоянно изменяет свое направление по отношению к скорости движения Марса вокруг Солнца.

Рис.11

В этом случае происходит взаимодействие гравитационных полей Марса и Солнца, что приводит к возникновению дополнительных динамических реакций.

Рис.12

На этом рисунке наглядно продемонстрировано происходящее. На преграду, имеющую криволинейную поверхность, накатывается шар. Если преграда неподвижна, то шар, пройдя по ее поверхности, сохранит модуль скорости.

Если преграда движется в одном направлении с вектором вхождения, то скорость шара уменьшится. При встречном движении преграды и шара скорость последнего увеличится.

Тоже самое происходит и на орбите, но, так как скорость движения космического аппарата изменяется и по модулю и по направлению, возникают ускорения, регистрируемые акселерометром.

Таким образом космический аппарат при прохождении периапсиды может как тормозиться, так и ускоряться, в зависимости от угла между направлениями векторов скоростей движения КЛА вокруг Марса и Марса вокруг Солнца.

Этим как раз и можно объяснить синусоидальный характер изменения показаний акселерометра и многочисленные аномальные скачки.

В этом случае правильно определить динамическое влияние атмосферы Марса на движение космического аппарата невозможно. Плотность атмосферы Марса на больших высотах надо определять другими способами.

Мы обнаружили первую причину аварии MPL, заключающуюся в неправильном определении плотности атмосферы Марса с помощью акселерометров. Действительные значения плотности имеют значительно меньшие значения. Акселерометры определяли динамические реакции, возникающие в сложном вращательно-поступательном движении космического аппарата.

Но на этом загадки Марса не заканчиваются.

Марс помогает приоткрыть завесу над одной из самых загадочных тайн механики - проблеме выполнимости закона сохранения импульса.

Для многих уже не является секретом, что закон сохранения импульса выполняется не всегда. Нарушение этого закона отмечался специалистами квантовой механики и электродинамики еще до появления теории относительности Эйнштейна, но регистрируемая величина таких отклонений была чрезвычайно мала, чтобы говорить об экспериментальном доказательстве его ошибочности. Откуда взялся этот закон, кто его породил? Пытаются приписать открытие этого закона Ньютону, но это не совсем так. Сами по себе законы, сформулированные Ньютоном, ничего не запрещают. Существуют запрещающие следствия, выведенные на основании наблюдений. Но все ли происходящие процессы можно было увидеть в то время? Мы и сейчас-то не все видим. Но техника и наука не стоят на месте и пришло время увидеть то, что раньше было недоступно.

Оказалось, что в отдельных случаях, при взаимодействии тел в движущейся системе, разница между абсолютными значениями активного и реактивного импульсов достигает очень большой величины.

Если в условиях движения по поверхности Земли данное явление практически не проявляется, то в космическом пространстве оно приводит к многочисленным отказам и авариям механических систем.

Перечисление всех примеров займет слишком много времени, поэтому ограничимся рассмотрением аварии MPL, пропавшего при попытке посадки на Марс 3.12.99 года. Скорость входа аппарата в атмосферу Марса (» 7.0 км/сек) намного превышала значение второй космической (5.028 км/сек), что, в случае промаха, могло вышвырнуть космический корабль за пределы сферы гравитационного влияния Марса. Но такой вариант следует исключить из-за отсутствия каких-либо сигналов. Будем считать, что угол и скорость вхождения соответствовали расчетным параметрам. Корабль мог разрушиться уже только из-за неправильной оценки плотности атмосферы Марса, о чем было сказано выше.

Но такое разрушение аппарата оставляло возможность сохранить микрозондам некоторые шансы на выживание. Но и от микрозондов не были получены сигналы. Это могло быть вызвано многократным завышением расчетной плотности атмосферы Марса, но возможно и другими факторами.

Если принять во внимание, что при определенных параметрах движения тормозной аэродинамический импульс будет оказывать намного меньшее воздействие на космический корабль, при соблюдении закона сохранения энергии, то мы получим эффект движения кумулятивной струю, скорость которой при определенных условиях многократно возрастает. Почти вся энергия торможения уходила в этом случае на создание кумулятивной струи из атмосферных газов. Температура газов в этой струе достигает огромного значения и космический корабль вполне мог быть сожжен этим тепловым потоком. Поэтому на Марсианской поверхности отсутствуют какие-либо следы столкновения.

Можно с большой долей уверенности заявить, что в аварии MPL присутствовали оба фактора.

Россия, г. Кострома

12.02.2000 г.