УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ
После работы 8-2-7 (управление движением тел в земных условиях) будет полезно ознакомиться с тем, как управляют движением тел в космосе в отсутствии какой-либо опоры. Обещаем необычные ощущения!
Чтобы понять, как выполнить работу, прочтите следующий текст внимательно (а может быть и не один раз).

Задание. Понять, как величина и направление силы тяги маневрового двигателя влияет на движение корабля в космосе, и научиться хоть немного управлять высотой полёта корабля.
В реальном корабле маневровый двигатель не один, а работать они могут независимо друг от друга. Одни из них позволяют кораблю разогнаться или затормозить, тогда корабль начинает двигаться по эллиптическим орбитам. Другие могут развернуть его вокруг своей оси, а третьи - поднять или опустить его на орбите. Представьте себя внутри маленького тесного шарика. Перед вами множество кнопок управления. Однако упростим задачу. Нам достаточно для опыта будет одного двигателя, меняющего высоту орбитального полёта и трёх кнопок управления им.

Введение. Прибегнем (как часто делают физики) к некоторым упрощениям. Наш корабль будет двигаться по круговой орбите вокруг Земли, его мы будем считать материальной точкой, а вот Земной шар - нет.. Маневровый двигатель корабля может быть ориентирован либо по направлению к Земле (удаляя корабль от Земли), либо по направлению от Земли (приближая его к Земле). Разумеется, такой двигатель напрямую не может влиять на линейную скорость корабля по орбите, он будет менять только вертикальную составляющую скорости. Понятно, что двигатель также может быть и выключен.
Технически регулировать силу тяги маневрового реактивного двигателя довольно сложно. Потому в космосе ускорениями корабля на орбите управляют не с помощью величины тяги, а меняя время работы двигателя: короткое включение двигателя даст небольшое изменение скорости, а более длительное повлияет на скорость существенно. Хорошо бы вы здесь вспомнили закон и формулу для этого случая движения (время, сила, скорость... - как это связать?) Вам это потребуется при ответе на контрольные вопросы.
В нашем виртуальном полёте также будут некоторые ограничения. Полёт на высоте менее 100 км над Землёй и более 14000 км будет невозможен, анимация в этом случае будет остановлена, а рядом с кнопкой ПУСК загорится красный мигающий сигнал. Чтобы избежать этого, не включайте двигатель на слишком длительное время, иначе вам может не хвитить времени, чтобы затормозить корабль и избежать аварийной ситуации. Если же такое случилось, надо, нажав кнопку ПУСК, начать всё сначала.
А вы наблюдательный человек? Ведь главное в любом эксперименте - умение наблюдать, подмечать особенности явления, умение видеть происходящее в деталях и в разнообразных ситуациях. Сложность наблюдений в этом виртуальном полёте заключается в том, что придётся одновременно управлять кнопками включения двигателя, следить за анимацией, а также изменениями многочисленных параметров полёта. Поэтому внимательно рассмотрите и таблицу с кнопками управления и поле анимации с таблицей параметров полёта (см. ниже).

Описание установки. Если нажать кнопку ПУСК, то на темном виртуальном небе появится белая точка, символизирующая в нашем опыте космический корабль, вращающийся по круговой орбите вокруг Земли.
Высоту его полёта можно менять, сообщая ему ускорение с помощью маневрового двигателя. Он управляется тремя кнопками (см. таблицу ниже). Слева от кнопок анимированная картинка нашего корабля, показывающая, как работает маневровый двигатель под нашим управлением.
Справа от кнопок будут указаны два реальных времени: время работы анимации (время опыта не более 99 сек) и время работы двигателя. Старайтесь не позволять кораблю двигаться к Земле/от Земли со скоростью более 50 м/с (можете разбиться или улететь в космос). Двигатель включайте лишь на несколько секунд или даже долей секунды (так и происходит в реальном полёте. См. Стыковка корабля SpaceX Илона Маска Crew Dragon с МКС. SpaceX Crew Dragon docking. 31.05.2020. Белые сполохи, иногда возникающие на секунду вокруг корабля, - это и есть работа маневровых двигателей при стыковке.)
Справа над анимацией вам для понимания указаны некоторые параметры движения нашего корабля. Внимательно изучите их.
Линейная скорость корабля - это скорость его движения вдоль орбиты. Она для круговой орбиты равна первой космической на данной высоте (а формулу для v_I сразу вспомнили?).
Чуть ниже, вертикальная скорость, её мы будем менять, включая и выключая кнопками маневровый двигатель.
Высота над Землёй - наш главный параметр в работе, мы будем учиться им управлять.
Период обращения в виртуальных минутах (А формулу периода T ?..) Реальный период обращения нашей игрушки 10...20 секунд. Это удобно для наших опытов, но реальный период обращения это 100 и более минут.
Вертикальная сила тяги двигателя ± 1000 Н будет появляться, когда вы включите двигатель. Положительное значение будет указывать на ускорение корабля, направленное от Земли, ведущее к увеличению высоты полёта, а отрицательное - к Земле, то есть ведущее к уменьшению этой высоты.
Если у вас остались неясности в описании работы можно обратиться за пояснениями к знающим одноклассникам или учителю. Например, получается ли у вас чётко разделять линейную скорость (скорость перемещения корабля по окружности) и вертикальную скорость (скорость перемещения корабля по высоте перпендикулярно линейной скорости)?

Замечание. Виртуальный эксперимент является имитацией и служит для целей обучения исследовательской деятельности.

Счастливого полёта!

Лин. скорость = 0 км/с. Высота над Землёй = 5096 км. Верт. сила = 0 Н. Верт. скорость = 0 м/с. Период обращения = 0 мин. ПУСК! СТОП

Силу тяги маневрового двигателя направить:		Время опыта = 0 сек.
	От Земли Выкл        К Земле   Вы выбрали: 0	Время работы двигателя = 0 сек.