ઓર્બિટલ ઉમેરો: ઝડપી રહ્યા છે

10 માર્ચ, 2006 ના રોજ, અવકાશમાં સાત મહિના પછી, NASA ના મંગળ રિકોગ્નિશન ઓર્બિટરએ તેના છ મુખ્ય એન્જિનોને 27 મિનિટ માટે ફાયર કર્યા. તે સમયે તે મંગળની પાછળ હતું, રેડિયો સંપર્કથી દૂર હતું: પૃથ્વી પર કોઈ જાણી શક્યું નહોતું કે તે કામ કરે છે કે નહીં. જો બર્ન નિષ્ફળ ગયું હોત તો અંતરિક્ષયાન મંગળની આસપાસ ફરી જાત અને સૂર્યની આસપાસ અવિરત કક્ષામાં ફરી જાત.

માત્ર પહોંચવું પૂરતું નથી. તમને પકડવું જ પડશે.

જુઓ

અંતરિક્ષયાન ગ્રહ પર “અટકતું” નથી. તે તેની તરફ પડી જાય છે, તેની ઝડપ વધે છે જેમ તે નજીક આવે છે, એક ખુલ્લા વળાંક પર જેને હાયપરબોલા કહે છે. જો તેને એકલું છોડી દેવામાં આવે તો તે ગ્રહની આસપાસ ફરી ફરીને પાછું આવી જશે, જેટલી ઝડપથી તે આવ્યું હતું.

રહેવા માટે, તેને યોગ્ય સમયે ઝડપ ગુમાવવી પડશે, સૌથી નજીકનો પ્રવેગ:

1. કેપ્ચર બર્ન. એન્જિનો ગતિની દિશા વિરુદ્ધ ફાયર કરે છે. એક મધ્યમ બર્ન ખુલ્લા વળાંકને લાંબા, બંધ અર્ધચંદ્રમાં ફેરવે છે.
2. એરોબ્રાકિંગ. વધારે ઈંધણને બળાવવાની જગ્યાએ, નિયંત્રકો ઓર્બિટના નીચા બિંદુને વાતાવરણના પાતળા ઉપરમાં ઘટાડે છે. દરેક પસાર થતાં, થોડોક હવાનો દબાણ અંતરિક્ષયાનને ધીમા કરે છે અને ઉચ્ચ બિંદુ તૂટી જાય છે.
3. વિજ્ઞાન કક્ષિકા લગભગ પાંચ મહિનામાં સેંકડો વખત પસાર થયા પછી, એમઆરઓ નીચી, લગભગ 250થી 316 કિલોમીટર ઉંચાઈ પર વક્ર કક્ષાએ પહોંચ્યું અને મંગળનું નકશાકરણ શરૂ કરી શક્યું.

સમજો

પૃથ્વીથી હોહ્મન જેવા માર્ગ પર આવતા, અંતરિક્ષયાન મંગળને લગભગ 2.65 km/s મંગળ કરતા ધીમે પહોંચે છે. મંગળના દ્રષ્ટિકોણથી તે તેની “અંતહીન ઝડપ” છે, v∞. 426 km ની ઉપર પડી રહ્યા છે, તે ઝડપથી વધે છે

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

426 કિલોમીટરથી 44,500 કિલોમીટર સુધીના એક અર્ધચંદ્ર પર નીચા બિંદુ પરની ઝડપ 4.56 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ (વિસ-વિવા) હોવી જોઈએ. આદર્શ, તરત જ કેપ્ચર બર્ન તેથી 0.87 km/s વિશે છે. એક સાચું 27 મિનિટનું બર્ન ઓછું કાર્યક્ષમ છે કારણ કે તે વળાંક સાથે ફેલાયેલું છે; MROએ અંતરિક્ષયાનને લગભગ 1 કિમી / સે.

નીચી સપાટીની કક્ષામાં સીધું જવું લગભગ2કિમી/સેકન્ડનો ખર્ચ કરશે (તપાસો જુઓ). એરોબ્રેકિંગથી આ તફાવતમાં ઘણો ઘટાડો થાય છે અને બચાવેલું ઈંધણ અંતરિક્ષયાન અને વિજ્ઞાન બની જાય છે.

માસ્ટર

હાયપરબોલાની અર્ધ-મુખ્ય અક્ષીસ a= −μ/v∞² અને વિચલન e= 1 + r_p v∞²/μ છે. દૂરથી પરિભ્રમણ સુધીનો ફ્લાઇટ સમય હાયપરબોલિક કેપ્લર સમીકરણ M = e sinh F − F વડે સુયોજિત કરેલ છે.

અર્ધચંદ્ર r_a સાથેના અર્ધચંદ્રમાં periapsis r_p પર કેપ્ચર Δv છે

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

જે ખૂબ લાંબા અર્ધચંદ્ર માટે સૌથી નાનું છે (r_a → મોટું): અંતરિક્ષયાનને કદાચ જ ઝડપી શકાયુ હશે. આથી જ આવતા અવકાશયાનો પહેલા એક લાંબી કક્ષામાં પ્રવેશ કરે છે અને પછી એરોબ્રેકિંગ અથવા તો થોડા નાના બર્ન્સ થાય છે. મંગળના ક્રૂ મિશન માટે, એરોકેપ્ચર (ઉષ્ણતાની શીલ્ડ પાછળ વાતાવરણમાંથી એક જ ઊંડો પસાર) સંપૂર્ણપણે કેપ્ચર બર્નને બદલી શકે છે.