Введение орбиты

В космическом полете — выход на орбиту это орбитальный маневр , который корректирует траекторию космического корабля , позволяя выйти на орбиту вокруг планеты , Луны или другого небесного тела. ^{[ 1 ]} Маневр выхода на орбиту включает либо торможение со скорости, превышающей скорость отрыва соответствующего тела , либо ускорение до нее с более низкой скорости.

Когда результатом является переход на орбиту , например, выход на орбиту спуска, маневр представляет собой выведение на орбиту .

Типы орбит

Орбиты — это периодические или квазипериодические траектории, обычно вокруг центрального небесного тела, такого как Земля или Солнце. Они также могут быть траекториями вокруг точек Лагранжа в системе множества тел, такой как система Земля-Луна . (Например, НАСА использовало гало-орбиту для миссии CAPSTONE .)

Низкие орбиты

Низкие орбиты — это траектории глубоко внутри «гравитационного колодца» центрального тела. Примеры включают низкую околоземную орбиту и низкую лунную орбиту . Вывод на низкую орбиту может потребовать значительного замедления относительно центрального тела или, для запуска с поверхности планеты, значительного ускорения для достижения орбитальной скорости .

Высокие и эллиптические орбиты

Орбиты более высокой энергии, такие как геостационарная орбита, часто достигаются через эллиптические переходные орбиты .

Замедление

Один тип вывода на орбиту используется при выводе на орбиту небесного тела.

Ракетная установка

Избыточная скорость межпланетной переходной орбиты обычно сбрасывается при запуске ракеты , известном как выведение на орбиту. При таком маневре двигатель космического корабля замедляет его скорость относительно целевого тела. ^{[ 2 ]} Например, в каждой успешной программы «Аполлон» миссии по высадке на Луну сначала использовалась двигательная установка служебного модуля «Аполлон» для выхода на низкую лунную орбиту.

Вставка с низкой тягой

Для некоторых траекторий прибытия малой тяги достаточно для выхода на орбиту. году . Впервые этот подход применил космический корабль Hiten в 1991

Другие методы

Другой метод, используемый, когда тело назначения имеет осязаемую атмосферу, называется аэрозахватом . Он может использовать трение атмосферного сопротивления, чтобы замедлить космический корабль настолько, чтобы он мог выйти на орбиту. Однако это очень рискованно, и его никогда не тестировали на предмет вывода на орбиту. Обычно торможение при выходе на орбиту выполняется с помощью главного двигателя, так что космический корабль выходит на высокоэллиптическую «орбиту захвата», и только позже апоцентр можно опустить с дальнейшим замедлением или даже с использованием контролируемого сопротивления атмосферы, называемого аэроторможением . опустить апоцентр и сделать орбиту круговой, минимизировав при этом расход бортового топлива. На сегодняшний день лишь несколько миссий НАСА и ЕКА выполнили аэроторможение ( Магеллан , Марсианский разведывательный орбитальный аппарат , Орбитальный аппарат с трассировочным газом , Венера-экспресс , ...). ^{[ 3 ]}

Ускорение

Второй тип вывода на орбиту используется для вновь запускаемых спутников и других космических аппаратов. Большинство используемых сегодня космических ракет-носителей могут выводить полезную нагрузку только на очень узкий диапазон орбит. Угол относительно экватора и максимальная высота этих орбит ограничены используемой ракетой и стартовой площадкой . Учитывая это ограничение, большинство полезных нагрузок сначала запускаются на переходную орбиту, где требуется дополнительный маневр тяги для формирования круговой эллиптической орбиты, возникшей в результате первоначального космического запуска. Ключевое различие между этим видом маневра и выводом на механизированную транспланетную орбиту заключается в значительно меньшем изменении скорости, необходимом для поднятия или вращения существующей планетарной орбиты, по сравнению с компенсацией значительной скорости межпланетного полета.

Альтернативы ракетам

Хотя нынешние маневры по выведению на орбиту требуют точно рассчитанных по времени запусков обычных химических ракет, некоторый прогресс был достигнут в использовании альтернативных средств стабилизации орбит, таких как ионные двигатели или плазменные двигательные установки, для достижения того же результата с использованием меньшего количества топлива в течение более длительного периода времени. время. Кроме того, исследования по использованию электропроводящих космических тросов для магнитного отталкивания магнитного поля Земли показали некоторые перспективы, что практически полностью устранило бы потребность в топливе.

См. также

Баллистический захват

Ссылки

^ «Орбитальное внедрение» . Thinkquest.org . Архивировано из оригинала 22 марта 2012 г.
^ «Мессенджер готовится к выводу на орбиту Меркурия» . Астрономия.com .
^ «АЭРОТОРМОЖЕНИЕ НА ВЕНЕРЕ И МАРСЕ: СРАВНЕНИЕ ФАЗ АЭРОТОРМОЖЕНИЯ МАГЕЛЛАНА И МАРСА ГЛОБАЛЬНОГО СЕРВЕЙЕРА» (PDF) . Лаборатория реактивного движения НАСА . Архивировано из оригинала (PDF) 7 августа 2011 г.

[1] «Орбитальное внедрение» . Thinkquest.org . Архивировано из оригинала 22 марта 2012 г.

[2] «Мессенджер готовится к выводу на орбиту Меркурия» . Астрономия.com .

[3] «АЭРОТОРМОЖЕНИЕ НА ВЕНЕРЕ И МАРСЕ: СРАВНЕНИЕ ФАЗ АЭРОТОРМОЖЕНИЯ МАГЕЛЛАНА И МАРСА ГЛОБАЛЬНОГО СЕРВЕЙЕРА» (PDF) . Лаборатория реактивного движения НАСА . Архивировано из оригинала (PDF) 7 августа 2011 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]