Спутник с нулевым сопротивлением

Спутники с нулевым сопротивлением или спутники без сопротивления - это спутники , полезная нагрузка которых следует по геодезическому пути в пространстве, на который влияет только гравитация , а не негравитационные силы, такие как сопротивление остаточной атмосферы, световое давление и солнечный ветер . Спутник с нулевым сопротивлением состоит из двух частей: внешней оболочки и внутренней массы, называемой пробной массой . Контрольная масса свободно плавает внутри внешней оболочки, при этом расстояние между внешней оболочкой и контрольной массой постоянно измеряется. Когда обнаруживается изменение расстояния между внешней оболочкой и контрольной массой, это означает, что внешняя оболочка подверглась воздействию негравитационных сил и сдвинулась относительно контрольной массы. Затем двигатели на внешней оболочке изменят положение внешней оболочки относительно испытательной массы так, чтобы расстояние до нее было таким же, как и до того, как внешнее воздействие изменило ее. Таким образом, внешняя оболочка защищает пробную массу почти от всех взаимодействий с внешней средой, которые могут вызвать ускорение, за исключением тех, которые опосредованы гравитацией, и, следуя за пробной массой, внешняя оболочка (то есть остальная часть космического корабля, несущая инструменты) и т. д.) сам следует по геодезическому пути. ^[1]

Один из способов представить спутник с нулевым сопротивлением — это рассматривать систему «оболочка/доказательная масса» как акселерометр , измеряющий ускорение внешней оболочки. Входной сигнал акселерометра затем используется для управления двигателем спутника, чтобы точно компенсировать измеренное ускорение, гарантируя, что со временем спутник будет иметь нулевое ускорение. Поскольку пробная масса свободно плавает внутри внешней оболочки, пробная масса не испытывает ни начального сопротивления, ни компенсации его со стороны двигателя.

Приложения

Спутники с нулевым сопротивлением используются, когда для миссии спутника важно, чтобы полезная нагрузка оставалась на почти идеальном геодезическом пути. Двумя такими миссиями были НАСА и Стэнфордского университета ( Gravity Probe B 2004–2005 гг.). ^[2] созданный для измерения кривизны пространства-времени вблизи Земли, и ЕКА космический корабль GOCE (2009–2013 гг.) ^[3] который измерял изменения гравитационного поля Земли.

Запланированные спутники с нулевым сопротивлением включают эксперимент STEP и LISA и DECIGO обсерватории гравитационных волн .

Ссылки

^ Ланге, Бенджамин (1964). «Спутник без сопротивления» (PDF) . Журнал АИАА . 2 (9): 1590–1606. Бибкод : 1964AIAAJ...2.1590L . дои : 10.2514/3.55086 .
^ «НАСА - Гравитационный зонд НАСА B подтверждает две теории пространства-времени Эйнштейна» . www.nasa.gov . Проверено 21 ноября 2022 г.
^ «GOCE достигает совершенства без сопротивления» . www.esa.int . Проверено 21 ноября 2022 г.

[1] Ланге, Бенджамин (1964). «Спутник без сопротивления» (PDF) . Журнал АИАА . 2 (9): 1590–1606. Бибкод : 1964AIAAJ...2.1590L . дои : 10.2514/3.55086 .

[2] «НАСА - Гравитационный зонд НАСА B подтверждает две теории пространства-времени Эйнштейна» . www.nasa.gov . Проверено 21 ноября 2022 г.

[3] «GOCE достигает совершенства без сопротивления» . www.esa.int . Проверено 21 ноября 2022 г.

[1]

[2]

[3]