Низкоэнергетическая передача
ГРААЛЬ-А · Луна · Земля
Низкоэнергетическая передача или низкоэнергетическая траектория — это маршрут в космосе , который позволяет космическому кораблю менять орбиту, используя значительно меньше топлива, чем традиционные передачи. [1] [2] Эти маршруты работают в системе Земля – Луна , а также в других системах, например, между спутниками Юпитера . Недостаток таких траекторий заключается в том, что они занимают больше времени, чем переходы с более высокой энергией (больше топлива), такие как переходные орбиты Гомана .
Переносы с низкой энергией также известны как траектории границы слабой стабильности и включают траектории баллистического захвата .
Низкоэнергетическая передача осуществляется по особым путям в космосе, иногда называемым Межпланетной транспортной сетью . Следование этим путям позволяет преодолевать большие расстояния с небольшим изменением скорости или дельты-v .
Примеры миссий
[ редактировать ]Миссии, в которых использовались передачи с низким энергопотреблением, включают:
Текущие миссии, в которых используются передачи с низким энергопотреблением, включают:
Предлагаемые миссии с использованием низкоэнергетических передач включают:
История
[ редактировать ]Низкоэнергетические перевозки на Луну были впервые продемонстрированы в 1991 году японским космическим кораблем «Хитен» , который был спроектирован так, чтобы пролетать мимо Луны, но не выходить на орбиту. Субспутник Хагоромо был запущен Хитеном во время своего первого пролета и, возможно, успешно вышел на лунную орбиту, но у него произошел сбой связи.
Эдвард Белбруно и Джеймс Миллер из Лаборатории реактивного движения услышали о неудаче и помогли спасти миссию, разработав баллистическую траекторию захвата, которая позволила бы основному зонду «Хитен» выйти на лунную орбиту. Траектория, которую они разработали для Хитена, использовала теорию слабой границы стабильности и требовала лишь небольшого возмущения эллиптической орбиты поворота, достаточно малого, чтобы его могли достичь двигатели космического корабля. [1] Этот курс приведет к выводу зонда на временную лунную орбиту с использованием нулевой дельты-v , но для перевода Хомана потребуется пять месяцев вместо обычных трех дней. [8]
Экономия Delta-v
[ редактировать ]При переходе от низкой околоземной орбиты к лунной орбите экономия по дельта-v приближается к 25% при сжигании, применяемом после выхода с низкой околоземной орбиты, по сравнению с ретроградным сжиганием, применяемым возле Луны при традиционной транслунной инъекции , и позволяет удвоить полезную нагрузку. . [9]
Роберт Фаркуар описал 9-дневный путь от низкой околоземной орбиты до захвата Луны со скоростью 3,5 км/с. [10] Маршруты Бельбруно с низкой околоземной орбиты требуют скорости 3,1 км/с для транслунной инъекции, экономия дельта- v не превышает 0,4 км/с. Однако последний вариант не требует большого изменения дельта- v после ухода с низкой околоземной орбиты, что может иметь эксплуатационные преимущества при использовании верхней ступени с ограниченной возможностью перезапуска или продолжительности пребывания на орбите, что потребует от космического корабля отдельной главной двигательной установки для захватывать. [11]
При сближении с марсианскими спутниками экономия составит 12% для Фобоса и 20% для Деймоса. Свидание является целевым, поскольку стабильные псевдоорбиты марсианских спутников не проводят много времени в пределах 10 км от поверхности. [12]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Бельбруно, Эдвард (2004). Захват динамики и хаотических движений в небесной механике: с применением к построению низкоэнергетических передач . Издательство Принстонского университета . п. 224. ИСБН 978-0-691-09480-9 .
- ^ Бельбруно, Эдвард (2007). Лети со мной на Луну: Путеводитель по новой науке космических путешествий . Издательство Принстонского университета . стр. 176 . ISBN 978-0-691-12822-1 .
- ^ Межпланетная супермагистраль упрощает космические путешествия // НАСА 17.07.02: «Ло задумал теорию Межпланетной супермагистрали. Ло и его коллеги превратили основную математику Межпланетной супермагистрали в инструмент для проектирования миссий под названием «LTool».. Новый LTool использовался инженерами JPL для изменения траектории полета миссии Genesis».
- ^ «Дизайн GRAIL на веб-сайте MIT» . Проверено 22 января 2012 г.
- ^ «Проектирование миссии Spaceflight101 GRAIL» . Архивировано из оригинала 19 июля 2012 г. Проверено 22 января 2012 г.
- ^ « Данури готов к первому в Корее исследованию Луны» . www.kari.re.kr. 6 июня 2022 г. Проверено 30 июля 2022 г.
- ^ «Обзор BepiColombo» . www.esa.int . Проверено 3 декабря 2019 г.
- ^ Фрэнк, Адам (сентябрь 1994 г.). «Обод Гравитации» . Обнаружить .
- ^ Эдвард А. Белбруно и Джон П. Каррико (2000). «Расчет баллистических траекторий перемещения Луны с границей слабой устойчивости» (PDF) . Конференция специалистов по астродинамике AIAA/AAS.
- ^ Фаркуар, Роберт (1971). «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЛО-ОРБИТ В ПЕРЕДОВЫХ ЛУННЫХ ОПЕРАЦИЯХ» (PDF) . www.lpi.usra.edu . Проверено 2 августа 2020 г.
- ^ Паркер, Джеффри; Андерсон, Родни (25 июня 2014 г.). Проектирование низкоэнергетической лунной траектории . п. 24. ISBN 9781118855317 .
- ^ А.Л. Генова; С.В. Уэстон и Ж.Дж. Симурда (2011). «Применение низкоэнергетических полетов людей и роботов на Фобос и Деймос» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 апреля 2012 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Теория небесной механики сталкивается с тонкостями проектирования траекторий
- Передача низкой энергии с Земли на Луну с целью гиперболической транзитной орбиты L1, июнь 2005 г.
- Траектории низкой энергии и хаос: приложения к астродинамике и динамической астрономии
- Навигация по небесным потокам
Гравитационные орбиты |
|---|
