Баллистический захват
Баллистический захват — это низкоэнергетический метод, позволяющий космическому кораблю выйти на орбиту вокруг далекой планеты или луны без необходимости топлива для выхода на орбиту. В идеальном случае после запуска передача является баллистической (требующей нулевого значения Delta-v ). В традиционной альтернативе баллистическому захвату космический корабль будет использовать либо переходную орбиту Хомана , либо эффект Оберта , который требует, чтобы космический корабль сжигал топливо, чтобы замедлиться у цели. Требование к космическому кораблю иметь топливо увеличивает его стоимость и сложность.
Для достижения баллистического захвата космический корабль размещается на траектории полета впереди орбитальной траектории цели. Затем космический корабль выходит на желаемую орбиту, требуя лишь незначительных корректировок орбиты, для которых могут потребоваться только ионные двигатели малой мощности .
Первая статья об использовании баллистического захвата для передачи, предназначенная для космических кораблей, была написана в 1987 году. [ 1 ] Математическая теория, описывающая баллистический захват, называется теорией границы слабой устойчивости . [ 2 ]
Баллистический захват был впервые использован японским космическим кораблем «Хитен» в 1991 году как способ добраться до Луны. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Его разработали Эдвард Белбруно и Дж. Миллер. [ 3 ] [ 5 ] Передача баллистического захвата, которая выполнила это, является передачей внешнего баллистического захвата, поскольку она выходит за пределы расстояния Земля-Луна. Передача внутреннего баллистического захвата остается на расстоянии Земля-Луна. Это было описано в 1987 году. [ 1 ] и впервые был использован космическим кораблем ЕКА SMART-1 в 2004 году. [ 2 ]
Преимущества
[ редактировать ]Прогнозируется, что баллистический захват будет:
- безопаснее, так как нет критического по времени вылета на орбиту ,
- возможность запуска практически в любое время, вместо того, чтобы ждать узкого окна запуска ,
- более экономичен по топливу для некоторых миссий. [ 2 ]
Низкоэнергетическая передача
[ редактировать ]Траектории, в которых используется баллистический захват, также известны как передача низкой энергии (LET). Точнее, используется терминология передачи баллистического захвата (BCT). Они имеют низкую энергию, поскольку для захвата не используют дельта-V. Однако передача низкой энергии не обязательно должна быть передачей с баллистическим захватом. Иногда также используется термин баллистический лунный перенос (BLT).
Область вокруг тела-мишени, где происходит баллистический захват, называется границей слабой устойчивости . [ 2 ] Также используется термин «перенос границы слабой устойчивости» или, сокращенно, перенос WSB.
В 2014 году передача с баллистическим захватом была предложена в качестве альтернативной передачи низкой энергии для будущих миссий на Марс . [ 6 ] Его можно выполнять в любое время, а не только один раз в 26 месяцев, как при других маневрах, и он не требует опасного и дорогостоящего (затраты на топливо) торможения. Но на перевод Хомана требуется до одного года вместо девяти месяцев. [ 7 ]
Миссии с использованием баллистического захвата
[ редактировать ]
БепиКоломбо · Земля · Венера · Меркурий · Солнце
Более подробную анимацию смотрите в этом видео
В следующих миссиях использовалась передача баллистического захвата (EBCT - передача внешнего баллистического захвата, IBCT - передача внутреннего баллистического захвата):
| Миссия | Агентство | Запуск | Метод |
|---|---|---|---|
| Жара | ИСАС | 1991 | EBCT |
| СМАРТ-1 | ЧТО | 2004 | ИБКТ |
| ГРААЛЬ | НАСА | 2011 | EBCT |
| БепиКоломбо | ЧТО | 2018 | Баллистический захват — Меркурий в 2025 году. |
| ЗАВЕРШАЮЩИЙ КАМЕНЬ | НАСА | 2022 | EBCT |
| Данури | ИДИОМА | 2022 | EBCT |
| Хакуто-Р Миссия 1 | ispace | 2022 | EBCT |
| СТРОЙНЫЙ | ДЖАКСА / ИСАС | 2023 | EBCT |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Бельбруно, Э. (май 1987 г.). «Орбиты захвата Луны, метод построения траекторий Земля-Луна и миссия лунного газа» (PDF) . Труды AIAA/DGGLR/JSASS Inter. Электр. Пропл. Конф. (87–1054). Бибкод : 1987iep..conf.....B .
- ^ Перейти обратно: а б с д Бельбруно, Э (2004). Захват динамики и хаотических движений в небесной механике . Издательство Принстонского университета. ISBN 9780691094809 .
- ^ Перейти обратно: а б Бельбруно, Э; Миллер, Дж. (июнь 1990 г.). «Баллистический захват Луны для японского космического корабля Hiten» (PDF) . Технический отчет JPL-IOM 312/90.4-1731-EAB. Лаборатория реактивного движения .
- ^ Бельбруно, Э (1992). «Через нечеткую границу: новый путь на Луну» (PDF) . Планетарный отчет (Карл Саган, Эд) . 7 (3): 8–10 – через Планетарное общество.
- ^ Перейти обратно: а б Бельбруно, Э; Миллер, Дж (1993). «Перелеты с Земли на Луну при возмущении Солнца с помощью баллистики» (PDF) . Журнал руководства, контроля и динамики . 9 (4).
- ^ Топпуту, Ф; Бельбруно, Э (2015). «Перелеты Земля-Марс с баллистическим захватом» . Небесная механика и динамическая астрономия . 121 (4): 329–346. arXiv : 1410.8856 . Бибкод : 2015CeMDA.121..329T . дои : 10.1007/s10569-015-9605-8 . S2CID 254373556 .
- ^ Хадхази, Адам (22 декабря 2014 г.). «Новый способ добраться до Марса безопасно, в любое время и недорого» . Научный американец . Проверено 25 декабря 2014 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Лунные переходные орбиты с использованием солнечных возмущений и баллистического захвата ; Вольфганг Зеефельдер; 2002.
- Передача низкой энергии на Луну
- Шпаргалка по баллистическому лунному переносу (BLT)
- Проектирование передачи низкоэнергетического захвата для космических аппаратов на Луну и Марс (Специальный семинар по симплектической геометрии) . Институт перспективных исследований, Принстон. Вторник, 28 октября 2014 г.