|
Оглавление
Начало нового стиля в научной литературе (из рецензии В.И.Арнольда и Я.Б.Зельдовича на первое издание "Очерков" В.В.Белецкого)
"Однако мы заговорились, дорогой Фагот, а публика начинает скучать. Покажи для начала что-нибудь простенькое", – именно такой эпиграф взят из "Мастера и Маргариты" М.Булгакова для первого очерка рецензируемой книги. Читатель не обманется – она рассказывает о некоторых хорошо известных, и по этой причине простых, классических результатах. Благодаря стилю изложения, весьма необычному для научной литературы, с самых первых страниц (точнее, с блестящего посвящения Ферри Брену, частному лицу, солдату Австро-Венгерской армии, позже бойцу Интернационального красногвардейского полка) читатель будет исподволь захвачен неожиданной новизной результатов. И, перевернув последнюю страницу, он, конечно, согласится с рецензентами в том, что наличие таких книг и таких писателей есть отражение удивительного возрождения небесной механики, переживаемого ею в ответ на требования, которые предъявляет теория космических полетов. Казалось бы, задача о движении тела в поле тяготения Земли или в Солнечной системе настолько проста и настолько подробно изучена, что трудно искать в этой проблеме что-либо новое. Однако здесь действует правило, не раз повторенное в других областях науки: практические применения делают необходимым более детальное, более точное знание, ставят задачу разработки оптимальных способов действия. Поначалу возникают только осложнения в задаче, теряется ясность и красота упрощенных теорий, но на следующем этапе появляются и новые точки зрения, и теории, описывающие результаты более детальных расчетов, и новая красота. Именно этот этап отражен в книге В.В.Белецкого. Как справедливо отмечает автор книги, имена специалистов, работающих в прикладных областях, успехи которых в создании космической техники и освоении космического пространства стимулировали прогресс во многих точных науках, не часто появляются на страницах научных журналов; эти люди, как правило, не пишут книг и лишь изредка защищают диссертации. Но без их усилий был бы немыслимым отраженный во многих диссертациях прогресс механики, остались бы ненаписанными многие книги и среди них данные "Очерки о движении космических тел". Посему из уст автора, известного специалиста по механике космического полета, обычные слова: "Эта книга – скромная попытка отдать дань моим учителям, друзьям и коллегам" – звучат с особой значимостью. Для солидной научной монографии стиль книги В.В.Белецкого необычен во многих отношениях. Без преувеличения можно сказать, что она знаменует утверждение нового стиля в научной литературе. Автор откровенно и подробно объясняет побудительные причины каждого расчета, его трудности, всякий раз подчеркивает психологическую сторону исследования. В книге нет и следа напыщенной важности, стремления дать результаты, спрятав методы... Книгу украшают и оживляют юмористические рисунки доктора физико-математических наук И.В.Новожилова и неожиданные, но уместные эпиграфы, от Рождественского до Булгакова, в стихах и в прозе. Не скучная лекция, а разговор с блестящим, знающим и остроумным собеседником – таково общее впечатление от книги. Даже человек, далекий от космических проблем, с удовольствием пробежит книгу, пропуская, быть может, выкладки. Знаменитый француз XIX века Камилл Фламмарион издал последовательно "Астрономию", "Астрономию для всех" и "Астрономию для дам". Не следует ли автору книги В.В.Белецкому, а вместе с ним и издательству, последовать его примеру и издать новые варианты "Очерков"? Посвящение
В.Б.
От автора
Бесконечно дышит вселенная,
Мчат ракеты, как сгустки солнца. Это – ваши мечты и прозрения. Ваши знания. Ваши бессонницы. Р.Рождественский В этой книге рассказано о некоторых интересных теоретических исследованиях в механике космического полета, то есть в теории движения космических аппаратов. Отражены и некоторые новые задачи небесной механики. Эта книга – не учебное пособие, и автор не стремится дать стройный обзор или систематическое изложение механики космического полета. Более того, многие интересные и первостепенной важности результаты останутся вне нашего поля зрения. Цель книги иная. В процессе своего бурного развития механика космического полета дала жизнь целому ряду задач, пленяющих своеобразной красотой и новизной. Мне хочется дать представление о тех любопытных и порой неожиданных достижениях, которые позволили взглянуть по-новому на ряд старых задач механики; показать связи классических задач с новыми результатами механики космического полета; рассказать о некоторых новых постановках и решениях, возникших в динамике космического полета. Вместе с тем рассказ о задачах механики космического полета – это одновременно рассказ и о методах исследования. Механика космического полета использует методы и результаты теоретической механики, небесной механики, технических наук, многих разделов математики. Как модно сейчас говорить, механика космического полета родилась на стыке этих наук. Задачи, которые будут описаны в книге, различны по значимости. Решения некоторых из них уже легли в основу всем известных достижений (полеты спутников и лунных станций), решения других найдут свое практическое применение в не столь далеком будущем (космические полеты с двигателями малой тяги); возможно, некоторые вопросы, затронутые в книге, вооб ще лишены сиюминутной важности. Но все рассмотренные задачи объединяет одно немаловажное обстоятельство: они интересны. Во всяком случае, автор постарается доказать это тем читателям, на которых он рассчитывает прежде всего, – студентам, специализирующимся по механике и начинающим задумываться над вопросом о более узкой специализации. Автор хочет помочь им сделать выбор! Если эта книга хотя бы в малой степени поможет почувствовать, какой это удивительный и богатый событиями мир – механика космического полета, то автор будет считать свою задачу выполненной. В книге такого характера не всегда удается избежать длинных выкладок, но при этом автор старается показать, где возможно, красоту самого процесса исследования, приводящего к тому или иному результату. Упор делается на анализ результатов, который доводится до графиков и чертежей, а иногда – до чисел. Там, где это возможно, исследование проводится максимально наглядно, изящными геометрическими приемами. Типичный прием – анализ первых интегралов уравнений движения. В "отступлениях" приводятся некоторые сведения из механики и математики, необходимые для чтения книги, но этот материал не должен утяжелять задуманного легкого стиля очерков. Автор не может отказать себе в удовольствии иногда, по ходу дела, выступить с несерьезным предложением или с неожиданной аналогией, взяв на вооружение приемы научно-популярной литературы. Однако основной математический аппарат книги – системы обыкновенных дифференциальных уравнений, в силу чего изложение нельзя считать обеедоступным. Основной материал в книге доступен пониманию студентов третьего, четвертого (а возможно, и второго) курсов механико-математических, физико-математических и технических факультетов, а отдельные пункты может разобрать дотошный школьник. Если же некоторые места покажутся попервоначалу трудными и непонятными, то отчаиваться ни в коем случае не нужно. Их следует проработать с карандашом в руках. Однако автор стремился по мере сил к легкости рассказа и упорно избегал "академической" сухости изложения. Там, где это не удалось, читатель будет снисходителен, понимая, что порой традиции сильнее желаний. Автор надеется, что книга доставит несколько минут удовольствия и другим ее читателям: студентам старших курсов и аспирантам, преподавателям теоретической механики, инженерам и научным сотрудникам в области механики космического полета и смежных специальностей. Содержание и стиль предлагаемых очерков уже опробованы автором на этих категориях слушателей при чтении обзорных лекций в университетах страны. В книге использованы публикации современных ученых – механиков и математиков. Но значительное место занимают также собственные исследования автора. В целом в книге отражена лишь малая часть проблем и задач современной механики космического полета и небесной механики. В решении некоторых задач, описанных в книге, существенные успехи достигнуты лишь в самые последние годы. Но любой наш успех недостаточно велик перед лицом природы. Нерешенных (и даже еще не поставленных) задач всегда было и будет больше, чем решенных. Исаак Ньютон говорил: "Я не знаю, что скажет мир о том, что мне удалось сделать. Сам себе я всегда казался маленьким мальчиком, который, играя на берегу моря, находит то разноцветный камушек, то переливающуюся раковину, в то время как необозримый океан истины без конца и без края простирается передо мной". Автору посчастливилось в течение многих лет учиться у выдающихся ученых-педагогов, сидеть на одной студенческой скамье с ныне известными исследователями и сотрудничать по работе с превосходными специалистами. Эта книга – скромная попытка отдать дань благодарности моим учителям, друзьям и коллегам. Автор выражает благодарность Дмитрию Евгеньевичу Охоцимскому за поддержку идеи этой книги; Владимиру Григорьевичу Демину – за тяжкий труд редактирования; Наталье Самуиловне Кониковой и Евгении Алексеевне Степановой – за труды по оформлению рукописи; Николаю Алексеевичу Парусникову и Георгию Рафаиловичу Сазыкину – за солидарность и энтузиазм. Эта книга не могла бы появиться без неустанной заботы Нины Александровны Белецкой. Автор признателен Тимуру Магометовичу Энееву, добрые советы которого использованы в работе над рукописью. Особую благодарность автор выражает доктору физико-математических наук Игорю Васильевичу Новожилову – за прекрасные рисунки к этой книге. Автор хотел бы отметить также роль специалистов-практиков, чьи успехи в развитии космической техники и освоении космического пространства стимулировали прогресс многих точных наук. Имена этих специалистов не примелькались на страницах журналов; они, как правило, не пишут книг и редко защищают диссертации. Но без их трудов немыслимо было бы развитие механики, отраженное во многих диссертациях, и не были бы написаны многие книги. В том числе и эта. Первое издание "Очерков" встретило благосклонность читателей; ряд журналов ("Земля и Вселенная", "Природа", "Успехи физических наук", польский журнал "Urania") откликнулись доброжелательными рецензиями. Автор благодарен рецензентам – В.И.Арнольду, Я.Б.Зельдовичу, К.Зиолковскому, А.Л.Куницыну – за анализ и замечания. Эти замечания по мере возможности учтены в настоящем издании. Исправлены обнаруженные неточности и опечатки. В целом книга сохраняет план и стиль изложения первого издания, материал которого подвергнут лишь минимальной переработке. Однако читатель, знакомый с первым изданием, обнаружит добавления: о резонансных вращениях небесных тел и обобщенных законах Кассини; об эволюции галактик и теореме Пуанкаре о возвращении; о новой точке зрения на явление лунно-солнечной прецессии оси Земли и о магнитной стабилизации спутников; о развитии идеи гравилета в научной, научно-популярной и художественной литературе; наконец, о "чуде замкнутых орбит" в ньютоновском центральном поле тяготения. И.В.Новожилов добавил новые иллюстрации к тексту. В издательстве Birkhauser Verlag в 2001 году вышел англоязычный вариант книги (переводчик Andrei Iacob), в который автор книги и переводчик внесли некоторые дополнения и комментарии, публикуемые в настоящем, третьем, издании на русском языке. В.Белецкий
Слово прощанияИгорь Васильевич Новожилов, доктор физико-математических наук, профессор, выдающийся ученый, всесторонне талантливый человек, поэт и писатель – автор уникальных художественных книг, добродушно-ироничный художник, скончался 15 января 2006 года. Нас со студенческих времен – более полувека – связывала дружба.Прощай, друг. В.Белецкий
Об авторе
 Белецкий Владимир Васильевич Один из ведущих специалистов в области небесной механики, динамики твердого тела, механики космического полета. Доктор физико-математических наук, член-корреспондент Российской академии наук, действительный член Международной академии астронавтики и Российской академии космонавтики имени К. Э. Циолковского, главный научный сотрудник Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН, профессор механико-математического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, лауреат премий имени Ф. А. Цандера (Россия) и имени А. фон Гумбольдта (Германия). Малой планете № 14790 присвоено имя Beletskij–2001.
Автор свыше 200 научных публикаций, в том числе более 20 монографий. Среди них: «Движение искусственного спутника Земли относительно центра масс» (1965), «Движение спутника относительно центра масс в гравитационном поле» (1975), «Двуногая ходьба: модельные задачи динамики и управления» (1984), «Динамика космических тросовых систем» (1990), «Регулярные и хаотические движения твердых тел» (2007). В. В. Белецким была создана теория вращательных движений искусственных и естественных небесных тел, учитывающая приливные эффекты, резонансные вращения, динамику тросовых систем. Он доказал классическую теорему об устойчивости пассивной гравитационной стабилизации; в теории космических полетов есть «уравнение Белецкого», описывающее плоские колебания спутника на эллиптической орбите; им исследовано соотношение хаотических и регулярных траекторий в прикладных проблемах нелинейной гамильтоновой динамики. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||