Nízkonákladová přechodová cesta

Nízkonákladová trajektorie přenosu (LCT) je cesta ve vesmíru, která umožňuje kosmickým lodím měnit oběžné dráhy s použitím velmi malého množství paliva [1] [2] . Tyto cesty fungují v systému Země  - Měsíc , stejně jako v jiných systémech, například mezi měsíci Jupiteru . Nevýhodou takových trajektorií je to, že jejich dokončení často trvá výrazně déle než trajektorie s vyšší energií (spotřebavější palivo), jako jsou Gohmannovy trajektorie .

Nízkonákladové přechodové trajektorie jsou také známé jako hraniční trajektorie s nízkou stabilitou nebo trajektorie balistického zachycení. NTP sledují speciální cesty ve vesmíru, někdy označované jako meziplanetární transportní síť . Tyto trajektorie umožňují urazit maximální vzdálenost s nejmenšími změnami orbitální rychlosti .

Kosmická loď využívající NTP:

Plánované expedice pomocí NTP:

Historie

NTP na Měsíc byly poprvé demonstrovány v roce 1991 japonskou kosmickou lodí Hiten. Původně bylo zařízení určeno ke studiu blízkého lunárního prostoru a ke studiu aerodynamického brzdění na vysoce eliptické dráze, na které by se mohl přiblížit k Měsíci. Na první oběžné dráze vynesl Hiten minisondu Hagoromo na téměř lunární oběžnou dráhu. Je možné, že Hagoromo úspěšně vstoupil na oběžnou dráhu Měsíce, ale o tom není nic známo, protože jeho rádiový vysílač selhal. Edward Belbranoa James Miller z Jet Propulsion Laboratory [6] se o neúspěchu doslechli a pomohli zachránit misi navržením trajektorie balistického zachycení, která by umožnila hlavní sondě Hiten vstoupit na oběžnou dráhu Měsíce. Trajektorie, kterou vyvinuli pro Hiten, používala slabou teorii stability a vyžadovala pouze malou odchylku v rychlosti kosmické lodi pohybující se po vysoce eliptické dráze, dostatečně malé na to, aby jí bylo dosaženo tryskami sondy [1] . Tato trajektorie nakonec přivedla sondu do gravitační ( balistické )) zachycení na dočasnou měsíční oběžnou dráhu s charakteristickou rychlostí orbitálního manévru Δ v ≈ 0 , ale trvalo pět měsíců místo požadovaných tří dnů pro Gohmannovu dráhu [7] .

Snížení Δv_

Využití NPT při přesunu z blízké dráhy Země na oběžnou dráhu družice Měsíce umožňuje dosáhnout úspory paliva až 25 % ve srovnání s tradičním retrográdním translunárním vstřikováním.a zdvojnásobit užitečné zatížení [8] . od Roberta W. Farquharapopsal devítidenní cestu z nízké oběžné dráhy Země k balistickému zachycení kosmické lodi rychlostí 3,5 km/s [9] . Cesta Edwarda Belbrana z nízké oběžné dráhy Země pomocí translunární injekce vyžaduje rychlost kosmické lodi 3,1 km/s. Lze tedy dosáhnout snížení rychlosti o Δ v ≈ 0,4 km/s. Posledně jmenovaná cesta však zavádí nepříliš vysoké snížení rychlosti orbitálního manévru, což by znamenalo významnou výhodu ve srovnání s použitím omezeného stupně restartu nebo prodloužené orbitální stability, což může pro zachycení vyžadovat kosmickou loď se samostatným hlavním pohonným systémem.

Při setkání s marťanskými měsíci jsou úspory 12 % pro Phobos a 20 % pro Deimos. Setkání je cílené, protože stabilní pseudoorbity kolem marťanských měsíců netráví mnoho času do 10 km od povrchu [10] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 Belbruno, Edward Zachycení dynamiky a chaotických pohybů v nebeské mechanice: S aplikacemi pro konstrukci nízkoenergetických  přenosů . - Princeton University Press , 2004. - S. 224. - ISBN 978-0-691-09480-9 .
  2. ↑ Belbruno, Edward Fly Me to the Moon: Insider's Guide to New Science of Space Travel  . - Princeton University Press , 2007. - S. 176. - ISBN 978-0-691-12822-1 .
  3. ↑ Meziplanetární superdálnice zjednodušuje cestování vesmírem Archivováno 28. května 2020 na Wayback Machine // NASA 17/07/02: "Lo vymyslel teorii meziplanetární superdálnice. Lo a jeho kolegové přeměnili základní matematiku meziplanetární superdálnice na nástroj pro návrh mise nazvaný "LTool", "... Nový LTool byl použit inženýry JPL k přepracování letové dráhy pro misi Genesis"
  4. ↑ Design GRAILU na webových stránkách MIT . Datum přístupu: 22. ledna 2012. Archivováno z originálu 26. ledna 2012.
  5. ↑ Spaceflight101 Návrh mise GRAIL . Datum přístupu: 22. ledna 2012. Archivováno z originálu 19. července 2012.
  6. ↑ Krásná Selena Archived 25. září 2015 na Wayback Machine , Alexey Levin // Populární mechanika č. 5, 2008. Sekce „Second Wave“: „nazývaná nízkoenergetický přenos vyvinutý americkým nebeským mechanikem Edwardem Belbranem“
  7. ↑ Frank, Adam. Gravity 's Rim  //  Objevte :časopis. - 1994. - září.
  8. ↑ Edward A. Belbruno; John P. Carrico. Výpočet trajektorií balistického přenosu Měsíce na hranici slabé stability . Konference specialistů na astrodynamiku AIAA/AAS (2000). Staženo 4. dubna 2018. Archivováno z originálu 20. listopadu 2008.
  9. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 4. 4. 2018. Archivováno z originálu 11. 6. 2016.
  10. ↑ A. L. Genova; SV Weston; LJ Simurda. Lidské a robotické aplikace nízkoenergetických přenosů do Phobos & Deimos (2011). Archivováno z originálu 25. dubna 2012.

Odkazy

 Orbity