কক্ষপথে প্রবেশ করা হচ্ছে: আটকানো হচ্ছে

2006 সালের 10ই মার্চ, মহাকাশে সাত মাস থাকার পর NASA এর মার্স রিকোনোসেন্স অরবিটার তার ছয়টি প্রধান ইঞ্জিনকে 27 মিনিটের জন্য চালু করে। সেই সময়ের কিছু অংশে এটি মঙ্গল গ্রহের পিছনে ছিল, রেডিও যোগাযোগ বিচ্ছিন্ন ছিল: পৃথিবীতে কেউ জানত না যে এটা কাজ করেছে কিনা। যদি আগুন না লেগে থাকে, তাহলে মহাকাশযানটি মঙ্গল গ্রহের কাছাকাছি উড়ে যাবে আর সূর্যের চারপাশে এক অবসানহীন কক্ষপথে চলে যাবে।

এখানে পৌঁছানোই যথেষ্ট নয়। তোমাকে ধরতে হবে।

দেখো

একটি মহাকাশযান কোন গ্রহের কাছে “থামবে” না। এটি এর দিকে ঝুঁকে পড়ে, গতি বাড়ায় যখন তা তার কাছাকাছি আসে, একটি খোলা বক্ররেখায় যাকে বলা হয় হাইপারবোলা। একা ছেড়ে দিলে, এটা গ্রহের চারপাশে ঘুরে বেড়াবে আর আবার উঠে যাবে… …যত দ্রুত আসছে ততই দ্রুত।

স্থির থাকতে হলে, ঠিক সেই মুহূর্তে এর গতি কমে যেতে হবে। সবচেয়ে কাছের:

1. বার্নকে আটক করো। ইঞ্জিনগুলো গতিপথের বিপরীত দিকে গুলি করে। একটি সামান্য জ্বালানো খোলা বক্ররেখাকে একটি দীর্ঘ, বন্ধ বহুভুজ-এ পরিণত করে।
2. এয়ারব্রেকিং। আরো জ্বালানি পুড়িয়ে ফেলার পরিবর্তে নিয়ন্ত্রক যানটিকে বায়ুমণ্ডলের নিম্নতম স্থান থেকে উচ্চতর অবস্থানে নিয়ে আসে। প্রতিটি পাস, একটি ছোট বায়ু ধাক্কা মহাকাশযান ধীর এবং উচ্চ বিন্দু ডুবে.
3. বিজ্ঞানের কক্ষপথে। প্রায় পাঁচ মাস ধরে শত শত বার অতিক্রম করার পর, এমআরও একটি নিম্ন, প্রায় বৃত্তাকার কক্ষপথে পৌঁছেছিল, যার উচ্চতা ছিল 250 থেকে 316 কিলোমিটার এবং মঙ্গলের মানচিত্র তৈরি করা শুরু করেছিল।

বুঝতে পেরেছি

পৃথিবী থেকে হোম্যান-এর মত পথে আসলে, মহাকাশযানটি মঙ্গলগ্রহে পৌঁছাবে 2.65 km/s মঙ্গলের চেয়ে ধীরগতিতে। মঙ্গলের দৃষ্টিকোণ থেকে এটা তার “অসীম গতিতে”, v∞। 426 কিলোমিটার উপরে পড়ে, এটি গতি বৃদ্ধি করে

v = √(v∞² + 2μ/r) = √(2.65² + 2 × 42,828 / 3,822) ≈ 5.4 কিমি/সে

426 কিলোমিটার থেকে 44,500 কিলোমিটার পর্যন্ত একটি উপবৃত্তাকারে, নিম্ন বিন্দুর গতি অবশ্যই হবে 4.56 কিলোমিটার/সেকেন্ড (vis-viva)। তাই আদর্শ, তাৎক্ষণিক ক্যাপচার বার্নের পরিমাণ প্রায় 0.87 কিমি/সে। আসল 27 মিনিটের আগুন কম কার্যকরী কারণ এটি বক্ররেখার উপর ছড়িয়ে পড়ে; এমআরও মহাকাশযানটিকে 1 কিলোমিটার/সেকেন্ড বেগে ধীরে চালায়।

সরাসরি একটি নিম্ন বৃত্তাকার কক্ষপথে ধারণ করার খরচ হবে প্রায় 2 কিলোমিটার/সেকেন্ড (এটি চেষ্টা করুন দেখুন)। এরোব্রেকিং এর ফলে এই ব্যবধান কমে যায়, আর জ্বালানি সংরক্ষণ করে মহাকাশযান এবং বিজ্ঞানের কাজে লাগানো যায়।

মাস্টার

একটি হাইপারবোলার অর্ধেক প্রধান অক্ষa= −μ/v∞² এবং অভিকেন্দ্রিকতা e= 1 + r_p v∞²/μ। দূরবর্তী স্থান থেকে পরিক্রমণের সময়কে হাইপারবোলিক কেপলার সমীকরণ M = e sinh F − F দ্বারা নির্ধারণ করা হয়।

প্রান্তবিন্দু r_a সহ একটি উপবৃত্তাকারে পর্যবেক্ষণের জন্য periapsis r_p এর Δv হল

Δv = √(v∞² +2μ/r_p) − √(2μ r_a / (r_p (r_p + r_a)))

যেটি একটি খুব দীর্ঘ উপবৃত্তাকারের জন্য সবচেয়ে ছোট (r_a → বড়): মহাকাশযানটি কেবলমাত্র ধারণ করা হয়েছে। এই কারণেই প্রথমে তারা একটা পাতলা কক্ষপথে প্রবেশ করে, আর এরপর এরোব্রেকিং অথবা ছোট ছোট কিছু আগুনের ঘটনা ঘটে। মঙ্গলে যাত্রীবাহী মিশনের জন্য, এরোক্যাপচার (বায়ুমণ্ডলের গভীরে একটি হিট শিল্ডের পেছনে একটি একক গভীর পাস) সম্পূর্ণরূপে ক্যাপচার বার্নকে প্রতিস্থাপন করতে পারে।