Транс-Лунарская инъекция

Транс -Лунарская инъекция ( TLI ) представляет собой движущий маневр , который используется для отправки космического корабля на Луну . Типичные траектории лунного переноса. Приблизительно трансферы Хохмана , хотя трансферы с низким энергопотреблением в некоторых случаях также использовались , как и в случае с зондом Hiten . ^{[ 1 ]} Для краткосрочных миссий без значительных возмущений из источников вне системы Земли-Муна быстрое перенос Хохмана, как правило, более практичен.

Космический корабль выполняет TLI, чтобы начать лунный перенос с низкой круглой парковочной орбиты вокруг Земли . Большой сжигатель TLI , обычно выполняемый химическим ракетным двигателем, увеличивает скорость космического корабля, изменяя свою орбиту с круговой низкоземной орбиты на эксцентричную орбиту . Поскольку космический корабль начинает выбирать на лунной переносной дуге, его траектория приближается к эллиптической орбите о Земле с апогеем рядом с радиусом орбиты Луны. Ожог TLI имеет размер и приурочен, чтобы точно нацелиться на луну, когда она вращается вокруг Земли. Ожог рассчитан на то, что космический корабль приближается к Апоги, когда приближается Луна. луны Наконец, космический корабль входит в сферу влияния , делая гиперболический лунный свинг.

Бесплатное возвращение

Эскиз траектории свободного возврата округа (не масштабировать)

В некоторых случаях можно спроектировать TLI для нацеливания на траекторию свободного возврата , так что космический корабль будет развернуться за луной и вернуться на Землю без необходимости дальнейших двигательных маневров. ^{[ 2 ]}

Такие свободные траектории возврата добавляют маржу безопасности в миссии космического полета человека , поскольку космический корабль вернется на Землю «бесплатно» после начального ожога. Аполлос 8, 10 и 11 начались на траектории свободного возврата, ^{[ 3 ]} В то время как более поздние миссии использовали функционально сходную гибридную траекторию, в которой для достижения луны требуется коррекция на полпути. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Моделирование

Исправленная коник

TLI Targeting и Lunar Transfers являются конкретным применением проблемы N -тела , которая может быть аппроксимирована различными способами. Самый простой способ изучения траекторий лунного переноса - метод исправленной коники . луны Предполагается, что космический корабль ускоряется только при классической динамике 2 тела, в которой преобладает Земля, пока не достигнет сферы влияния . Движение в системе с исправленной конией является детерминированным и простым в расчете, предоставляя себя для грубой конструкции миссии и исследований « Задняя часть конверта ».

Ограниченное круговое три тела (RC3B)

Более реально, однако, космический корабль подвергается гравитационным силам из многих тел. Гравитация от Земли и Луны доминирует в ускорении космического корабля, и, поскольку собственная масса космического корабля незначительна по сравнению с ними, траектория космического корабля может быть лучше приблизилась как ограниченная проблема с тремя телами . Эта модель является более близким приближением, но не имеет аналитического решения, ^{[ 7 ]} требует численного расчета. ^{[ 8 ]}

Дополнительная точность

Более подробное моделирование включает в себя моделирование истинного орбитального движения луны; гравитация от других астрономических тел; неравномерность гравитации Земли и Луны ; в том числе давление солнечного излучения ; и так далее. Распространение движения космического корабля в такой модели является численно интенсивным, но необходимо для истинной точности миссии.

История

Первым космическим зондом, чтобы попытаться TLI, был Советского Союза 2 Luna 1 января 1959 года, который был разработан, чтобы повлиять на Луну. Однако ожог не прошли точно так же, как планировалось, и космический корабль пропустил Луну более чем в три раза его радиуса и был отправлен на гелиоцентрическую орбиту. ^{[ 9 ]} Луна 2 выступила с тем же маневром более точно 12 сентября 1959 года и врезался в луну два дня спустя. ^{[ 10 ]} Советы повторили этот успех с еще 22 Luna миссиями и 5 миссиями Zond , путешествующими на Луну между 1959 и 1976 годами. ^{[ 11 ]}

Соединенные Штаты начали свою первую попытку Lunar -ударного элемента Ranger 3 , 26 января 1962 года, которая не смогла достичь Луны. За этим последовал первый успех США, Ranger 4 , 23 апреля 1962 года. ^{[ 12 ]} Еще 27 американских миссий на Луну были запущены с 1962 по 1973 год, в том числе пять успешных Spexior Soft Landers, пять за лунными орбитальными операциями ,, зондов наблюдения ^{[ 13 ]}^: 166 и девять миссий Аполлона , которые приземлились первыми людьми на Луне.

Для лунных миссий «Аполлон» TLI выполнял перезагружаемый двигатель J-2 на S-IVB третьей стадии Saturn V Rocket. TLI Этот конкретный сжигатель длился примерно 350 секунд, обеспечивая изменение скорости от 3,05 до 3,25 км/с (от 10 000 до 10 600 футов/с) , в этот момент космический корабль шел примерно на 10,4 км/с (34150 футов/с) по сравнению с Земля. ^{[ 14 ]} Apollo 8 Tli наблюдался на Гавайских островах на небе до рассвета к югу от Вайкики, сфотографированной и сообщенной в документах на следующий день. ^{[ 15 ]} В 1969 году Apollo 10 Pre-Rawn Tli был виден из Cloncurry , Австралия . ^{[ 16 ]} Он был описан как напоминающие автомобильные фары, проходящие через холм в тумане, а космический корабль появляется в качестве яркой кометы с зеленоватым оттенком. ^{[ 16 ]}

В 1990 году Япония запустила свою первую лунную миссию, используя Hiten спутник , чтобы пролететь на Луне и поместить микросателлит Hagoromo на лунную орбиту. После этого он исследовал новый метод низкого уровня Delta-V TLI с 6-месячным временем передачи (по сравнению с 3 днями для Аполлона). ^{[ 17 ]}^{[ 13 ]}^: 179

Космический корабль США Clementine 1994 года , предназначенный для демонстрации легких технологий, использовал 3 -недельный TLI с двумя промежуточными белками Земли, прежде чем войти в лунную орбиту. ^{[ 17 ]}^{[ 13 ]}^: 185

В 1997 году ASIASAT-3 стал первым коммерческим спутником, который достиг лунной сферы влияния, когда после неудачи запуска он дважды развернулся по луне, как низкий путь Delta-V, чтобы достичь желаемой геостационарной орбиты. Он прошел в пределах 6200 км от поверхности луны. ^{[ 17 ]}^{[ 13 ]}^: 203

Спутник ESA Smart-1 2003 года стал первым европейским спутником, который на орбите Луны. После того, как он был запущен на геостационарную переносную орбиту (GTO), он использовал ионные двигатели с солнечным энергопотреблением для движения. В результате своего чрезвычайно низкого маневра Delta-V Tli, космический корабль потребовался более 13 месяцев, чтобы достичь лунной орбиты и 17 месяцев, чтобы достичь желаемой орбиты. ^{[ 13 ]}^: 229

Китай запустил свою первую лунную миссию в 2007 году, поместив космический корабль Chang'e 1 на лунную орбиту. Он использовал несколько ожогов, чтобы медленно поднять свой апоги, чтобы достичь окрестности Луны. ^{[ 13 ]}^: 257

Индия последовала в 2008 году, запустив Чандрайаан-1 в GTO и, как и китайский космический корабль, увеличивая свой апоги в течение ряда ожогов. ^{[ 13 ]}^: 259

Мягкий банкету из израильской аэрокосмической промышленности использовал этот маневр в 2019 году, но разбился на Луну.

НАСА В 2011 году спутники Грааля использовали маршрут с низким уровнем дельта-V на Луну, проходя мимо солнечного земля L1 и заняв более 3 месяцев. ^{[ 13 ]}^: 278

Смотрите также

Ссылки

^ "Ханте " НЕТ .
^ Schwaninger, Arthur J. (1963). Траектории в пространстве Земли с симметричными свободными свойствами (PDF) . Техническая примечание D-1833. Хантсвилл, Алабама: НАСА / Центр космических полетов Маршалл .
^ Мэнсфилд, Шерил Л. (18 мая 2017 г.). "Аполлон 10" . НАСА .
^ "Аполлон 12" . ИСТОРИЯ.NASA.gov .
^ Пути к Луне (PDF) (отчет). п. 93.
^ «Запустить эссе Windows» . ИСТОРИЯ.NASA.gov .
^ Анри Пуанкаре , Новые методы небесной механики , Париж, Готье-Вилларс и Филс, 1892-99.
^ Виктор Шебели , Теория орбит, ограниченная проблема трех органов , Йельский университет, Академическая пресса, 1967.
^ "Луна 01" . НАСА . Архивировано из оригинала 2020-09-05 . Получено 2019-06-10 .
^ «НАСА - NSSDCA - космический корабль - детали» . nssdc.gsfc.nasa.gov .
^ «Советские миссии на Луну» . nssdc.gsfc.nasa.gov .
^ "Рейнджер 4" . НАСА .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час «За землей» (PDF) . НАСА .
^ «Аполлон по числам» . НАСА . Архивировано из оригинала 2004-11-18.
^ «Независимые звездные новости, воскресенье, 22 декабря 1968 года» . 22 декабря 1968 года. "Ужигание TLI была начата в PST, в то время как ремесло было над Гавайями, и там сообщалось, что ожог был виден с земли».
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Французский, Фрэнсис; Колин Берджесс (2007). В тени Луны . Университет Небраски Пресс . п. 372 . ISBN 978-0-8032-1128-5 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Александр М. Яблонски1A; Келли А. Огден (2006). «Обзор технических требований для лунных структур - нынешний статус» . Журнал аэрокосмической инженерии . {{cite journal}}: CS1 Maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

Эта статья включает в себя материалы общественного достояния с веб -сайтов или документов Национальной авиационной и космической администрации .

[1] "Ханте " НЕТ .

[2] Schwaninger, Arthur J. (1963). Траектории в пространстве Земли с симметричными свободными свойствами (PDF) . Техническая примечание D-1833. Хантсвилл, Алабама: НАСА / Центр космических полетов Маршалл .

[3] Мэнсфилд, Шерил Л. (18 мая 2017 г.). "Аполлон 10" . НАСА .

[4] "Аполлон 12" . ИСТОРИЯ.NASA.gov .

[5] Пути к Луне (PDF) (отчет). п. 93.

[6] «Запустить эссе Windows» . ИСТОРИЯ.NASA.gov .

[7] Анри Пуанкаре , Новые методы небесной механики , Париж, Готье-Вилларс и Филс, 1892-99.

[8] Виктор Шебели , Теория орбит, ограниченная проблема трех органов , Йельский университет, Академическая пресса, 1967.

[9] "Луна 01" . НАСА . Архивировано из оригинала 2020-09-05 . Получено 2019-06-10 .

[10] «НАСА - NSSDCA - космический корабль - детали» . nssdc.gsfc.nasa.gov .

[11] «Советские миссии на Луну» . nssdc.gsfc.nasa.gov .

[12] "Рейнджер 4" . НАСА .

[BeyondEarth-13] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час «За землей» (PDF) . НАСА .

[14] «Аполлон по числам» . НАСА . Архивировано из оригинала 2004-11-18.

[15] «Независимые звездные новости, воскресенье, 22 декабря 1968 года» . 22 декабря 1968 года. "Ужигание TLI была начата в PST, в то время как ремесло было над Гавайями, и там сообщалось, что ожог был виден с земли».

[ShadowOfTheMoon372-16] Jump up to: ^а ^{беременный} Французский, Фрэнсис; Колин Берджесс (2007). В тени Луны . Университет Небраски Пресс . п. 372 . ISBN 978-0-8032-1128-5 .

[esa-17] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Александр М. Яблонски1A; Келли А. Огден (2006). «Обзор технических требований для лунных структур - нынешний статус» . Журнал аэрокосмической инженерии . {{cite journal}}: CS1 Maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]