Передача с низкой энергией - Low-energy transfer

Пример передачи малой энергии на Луну
  ГРАЙЛЬ-А ·   Луна ·   земной шар

А низкоэнергетический перенос, или с низким энергопотреблением траектория, это маршрут в Космос это позволяет космический корабль изменить орбиты используя очень мало топлива.[1][2] Эти маршруты работают в земной шар –Луна системе, а также в других системах, например, между спутники Юпитера. Недостатком таких траекторий является то, что они требуют больше времени для завершения, чем передачи с более высокой энергией (с большим количеством топлива), такие как Переходные орбиты Хомана.

Переходы с низкой энергией также известны как граничные траектории слабой устойчивости, или баллистический захват траектории.

Передача низкой энергии происходит в космосе по особым путям, иногда называемым Межпланетная транспортная сеть. Следование по этим путям позволяет преодолевать большие расстояния с небольшим изменением скорости, или дельта-v.

Примеры миссий

Миссии, в которых использовались передачи с низким энергопотреблением, включают:

Текущие миссии, запланированные с использованием низкоэнергетических передач, включают:

Предлагаемые миссии с использованием низкоэнергетических передач включают:

История

Впервые низкоэнергетические переходы на Луну были продемонстрированы в 1991 году на японском космическом корабле. Hiten, который был разработан, чтобы вращаться вокруг Луны, но не выходить на орбиту. Подспутник Hagoromo был выпущен Hiten при первом заходе на орбиту и, возможно, успешно вышел на лунную орбиту, но у него произошел сбой связи.

Эдвард Белбруно и Джеймс Миллер из Лаборатория реактивного движения слышал об аварии и помог спасти миссию, разработав траекторию баллистического захвата, которая позволила бы самому главному зонду Hiten выйти на лунную орбиту. Траектория, которую они разработали для Hiten использовала теорию границы слабой устойчивости и требовала лишь небольшого возмущения эллиптической вращающейся орбиты, достаточно малого для того, чтобы ее могли достичь двигатели космического корабля.[1] Такой курс приведет к тому, что зонд будет захвачен на временную лунную орбиту с нулевым дельта-v, но потребовалось пять месяцев вместо обычных трех дней для перевода Хомана.[7]

Экономия Delta-v

С низкой околоземной орбиты на лунную орбиту дельта-v экономия достигает 25% на ожоге, применяемом после ухода с низкой околоземной орбиты, по сравнению с ретроградным ожогом, применяемым вблизи Луны в традиционном транслунная инъекция, и позволяют удвоить полезную нагрузку.[8]

Роберт Фаркуар описал 9-дневный маршрут от низкой околоземной орбиты до захвата Луны, который занимает 3,5 км / с.[9] Маршруты Бельбруно с низкой околоземной орбиты требуют скорости 3,1 км / с для транслунной инъекции, дельта-v экономия не более 0,4 км / с. Однако последнее не требует большой дельта-v изменение после ухода с низкой околоземной орбиты, что может иметь эксплуатационные преимущества при использовании разгонной ступени с ограниченным перезапуском или выносливостью на орбите, что потребует от космического корабля отдельной главной двигательной установки для захвата.[10]

Для рандеву с марсианскими лунами экономия составляет 12% для Фобоса и 20% для Деймоса. Рандеву является целью, потому что стабильные псевдоорбиты вокруг марсианских лун не проводят много времени в пределах 10 км от поверхности.[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Бельбруно, Эдвард (2004). Динамика захвата и хаотические движения в небесной механике: с приложениями к построению низкоэнергетических передач. Princeton University Press. п. 224. ISBN  978-0-691-09480-9.
  2. ^ Бельбруно, Эдвард (2007). Fly Me to the Moon: An Insider's Guide to the New Science of Space Travel. Princeton University Press. стр.176. ISBN  978-0-691-12822-1.
  3. ^ Межпланетная супермагистраль упрощает космические путешествия // НАСА 17.07.02: «Ло задумал теорию Межпланетной супермагистрали. Ло и его коллеги превратили математику, лежащую в основе Межпланетной супермагистрали, в инструмент для проектирования миссий под названием« LTool »... Новый LTool использовался Инженеры JPL переделают траекторию полета для миссии Genesis »
  4. ^ «Дизайн GRAIL на сайте MIT». Получено 2012-01-22.
  5. ^ "Дизайн миссии Spaceflight101 GRAIL". Архивировано из оригинал в 2012-07-19. Получено 2012-01-22.
  6. ^ «Обзор BepiColombo». www.esa.int. Получено 2019-12-03.
  7. ^ Фрэнк, Адам (сентябрь 1994). "Обод гравитации". Обнаружить.
  8. ^ Эдвард А. Белбруно и Джон П. Каррико (2000). «Расчет граничных баллистических траекторий слабой устойчивости к Луне» (PDF). Конференция специалистов по астродинамике AIAA / AAS.
  9. ^ Фаркуар, Роберт (1971). «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОРБИТ ГАЛО В РАСШИРЕННЫХ ЛУННЫХ ОПЕРАЦИЯХ» (PDF). www.lpi.usra.edu. Получено 2020-08-02.
  10. ^ Паркер, Джеффри; Андерсон, Родни. Расчет низкоэнергетической лунной траектории. п. 24.
  11. ^ А. Л. Генова; С. В. Вестон и Л. Дж. Симурда (2011). "Человеческие и роботизированные приложения для передачи низкоэнергетических устройств на Фобос и Деймос" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 25 апреля 2012 г.

внешняя ссылка