ريندوس: اللحاق بمحطة الفضاء

In December 1965 Gemini 6 and Gemini 7 flew within 30 centimetres of each other, 300 km above the Earth. وقد استغرق الأمر سنتين من العمل النظري والعملي للوصول إلى ذلك: فقد أظهرت المحاولات الأولى أن التحليق مباشرة نحو الهدف، كما يفعل الطيار، لا يعمل في المدار.

في المدار، لللحاق بالركب يجب أن تنخفض وليس أن تسرع

انظر

كل شيء في المدار يتبع قاعدة واحدة: الأسفل أسرع. فالمدار الأدنى أقصر، والمركبة الفضائية تتحرك بسرعة أكبر على طوله، لذا فهي تكتسب من أي شيء أعلى.

1. إطلاق إلى مدار منخفض خلف الهدف. لقد تم توقيت الكبسولة بحيث تبدأ في مكان ما خلف المحطة وأسفلها قليلا
2. التنفيذ التدريجي. جولة بعد جولة، الكبسولة السفلى تكتسب قليلاً. وهنا، على بعد 20 كيلومترا أسفل المحطة، يحصل على 1.6 درجة لكل مدار.
3. حرقتان صغيرتاننقل هومان الصغير يرفع الكبسولة إلى مدار المحطة وراءها فقط
4. النهج النهائي. وتطير المئات القليلة الأخيرة من الأمتار ببطء، مباشرة على طول اتجاه الطيران، بواسطة حواسيب يراقبها طاقم الطائرة. وتكون سرعة الإغلاق عند التماس بضعة سنتيمترات في الثانية.

فهمت

الفترة المدارية: T = 2π√(r³/μ). With μ = 398,600 km³/s²:

• الكبسولة عند 400 كم (r = 6,778 كم): 92.6 minutes.
• المحطة عند 420 كم (r = 6,798 كم): 93.0 minutes.

في كل مدار كبسولة، تغطي المحطة فقط 92.6/93.0 من دورة: الكبسولة تكسب 360 درجة × (1 − 92.6/93.0) ≈ 1.6 درجة، حوالي 190 كم. ويستغرق سد فجوة 20 درجة حوالي 13 مدارا، أي ما يقرب من 20 ساعة.

تكلفة النقل من 400 إلى 420 كيلومتراً 5.6 متر/ثانية بالنسبة لكل من الحريقين: ضئيل مقارنة بالسرعة المدارية البالغة 7.7 كم/ثانية.

الماجستير

بالقرب من الهدف، يستخدم مهندسو المقابلة كلوهيسي - ويلتشير معادلات (هيل): حركة خطية في إطار يدور مع الهدف، حيث x نصف قطري و y على طول المسار و n متوسط حركة الهدف:

ẍ − 3n²x − 2nẏ = 0,   (ي) + 2nʒ = 0،   z̈ + n²z = 0

فهم يفسر السلوك الغريب: دفعة إلى الأمام (+ẏ) تجعل المطارد يرتفع (x ينمو) ثم ينحرف إلى الخلف. وتصمم مسارات الاقتراب على طول المحور الصادي (V-bar، من الخلف) أو المحور السداسي (R-bar، من الأسفل، حيث تساعد الحركة الطبيعية في الفرامل)، مع قواعد السلامة بحيث لا يؤدي عطل المحرك أبدا إلى اصطدام.