French
DeutschНизьковитратна перехідна траєкторія — Вікіпедія
Низьковитратна перехідна траєкторія (НПТ) — маршрут у космосі, який дозволяє космічним апаратам змінювати орбіти, використовуючи дуже мало палива[1][2]. Ці маршрути працюють у системі Земля — Місяць, а також в інших системах, наприклад, між супутниками Юпітера. Недоліком таких траєкторій є те, що найчастіше для їх завершення потрібно значно більше часу, ніж для траєкторій із вищими енергіями (з більшими витратами палива), таких як траєкторії Гомана.
Низьковитратні перехідні траєкторії також відомі як граничні траєкторії слабкої стійкості або траєкторії балістичного захоплення. Вони пролягають у космосі особливими шляхами, іноді званим міжпланетною транспортною мережею. Ці траєкторії дозволяють пройти найбільшу відстань із найменшими змінами орбітальної швидкості.
- Хітен[en] Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA);
- Смарт-1 Європейської космічної агенції (ESA);
- Genesis НАСА[3];
- GRAIL НАСА[4][5].
Намічені експедиції з використанням НПТ:
Історія[ред. | ред. код]
Вперше НПТ до Місяця продемонстровано 1991 року японським космічним апаратом Хітен. Спочатку апарат призначався для досліджень навколомісячного простору та вивчення аеродинамічного гальмування на високоеліптичній орбіті, де він міг наблизитися до Місяця. На першому витку Hiten випустив на навколомісячну орбіту міні-зонд Hagoromo. Можливо, Hagoromo успішно вийшов на місячну орбіту, але про це нічого не відомо, через вихід з ладу його радіопередавача. Едвард Белбрано[en] і Джеймс Міллер із Лабораторії реактивного руху[6] чули про невдачу і допомогли врятувати місію, розробивши траєкторію балістичного захоплення, яка б дозволила основному зонду Хітен вийти на місячну орбіту. Ця траєкторія використовувала теорію слабкої стійкості і вимагала лише незначного відхилення швидкості космічного апарата, що рухався високоеліптичною орбітою, достатньо малого, щоб бути досягнутим двигунами зонда[1]. Ця траєкторія привела зонд до гравітаційного (балістичного) захоплення на тимчасову місячну орбіту з характеристичною швидкістю орбітального маневру Δv ≈ 0, яке, проте, тривало п'ять місяців замість необхідних для траєкторії Гомана трьох діб[7].
Зниження Δv[ред. | ред. код]
Використання НПТ під час руху від навколоземної орбіти до орбіти супутника Місяця дозволяє досягти економії палива до 25 %, порівняно з традиційною ретроградною трансмісячною ін'єкцією, та подвоїти корисне навантаження[8] . Роберт Фаркуар[en] описав дев'ятиденний маршрут від низької навколоземної орбіти до балістичного захоплення Місяцем космічного апарату зі швидкістю 3,5 км/с[9]. Маршрут Едварда Белбрано від низької навколоземної орбіти з використанням трансмісячної ін'єкції потребує швидкості космічного апарата 3,1 км/с. Так можна досягти зниження швидкості на Δv ≈ 0,4 км/с. Втім, цей маршрут дає не дуже значне зниження швидкості орбітального маневру, яке спричинило б значну вигоду, порівняно з використанням етапу з обмеженим перезапуском або тривалою орбітальною стійкістю, яка може потребувати для захоплення космічного апарата з окремою головною руховою установкою.
Для рандеву з марсіанськими місяцями економія становить 12 % для Фобоса та 20 % для Деймоса. Метою є рандеву, оскільки на стійких псевдоорбітах навколо марсіанських місяців мало часу проходить у межах 10 км від поверхні[10].
Див. також[ред. | ред. код]
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ а б Belbruno, Edward[en]. Capture Dynamics and Chaotic Motions in Celestial Mechanics: With Applications to the Construction of Low Energy Transfers. — Princeton University Press, 2004. — С. 224. — ISBN 978-0-691-09480-9. Архівовано з джерела 1 червня 2019
- ↑ Belbruno, Edward[en]. Fly Me to the Moon: An Insider's Guide to the New Science of Space Travel. — Princeton University Press, 2007. — С. 176. — ISBN 978-0-691-12822-1. Архівовано з джерела 30 липня 2019
- ↑ Interplanetary Superhighway Makes Space Travel Simpler [Архівовано 2020-05-28 у Wayback Machine.] // NASA 07.17.02: "Lo conceived the theory of the Interplanetary Superhighway. Lo and his colleagues have turned the underlying mathematics of the Interplanetary Superhighway into a tool for mission design called "LTool, « … The new LTool was used by JPL engineers to redesign the flight path for the Genesis mission»
- ↑ GRAIL Design at MIT Website. Архів оригіналу за 26 січня 2012. Процитовано 22 січня 2012.
- ↑ Spaceflight101 GRAIL Mission Design. Архів оригіналу за 19 липня 2012. Процитовано 22 січня 2012.
- ↑ Прекрасная Селена Архівна копія на сайті Wayback Machine., Алексей Левин // «Популярная механика» № 5, 2008.
- ↑ Frank, Adam. Gravity's Rim // Discover[en] : magazine. — 1994. — 9. Архівовано з джерела 22 жовтня 2019.
- ↑ Edward A. Belbruno; John P. Carrico (2000). Calculation of Weak Stability Boundary Ballistic Lunar Transfer Trajectories (PDF). AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference. Архів оригіналу (PDF) за 20 листопада 2008. Процитовано 4 квітня 2018.
- ↑ Архивированная копия (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 11 червня 2016. Процитовано 4 квітня 2018.
- ↑ A. L. Genova; S. V. Weston; L. J. Simurda (2011). Human & robotic mission applications of low-energy transffers to Phobos & Deimos (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 25 квітня 2012.
Посилання[ред. | ред. код]
- Celestial Mechanics Theory Містить Nitty-Gritty of Trajectory Design(англ.)
- Earth-to-Moon Low Energy Transfers Targeting L1 Hyperbolic Transit Orbit June 2005(англ.)
- Low Energy Trajectories and Chaos: Applications to Astrodynamics and Dynamical Astronomy(англ.)
- Navigating Celestial Currents, 2005(англ.)
