कक्षीय प्रविष्ट: पकड़ा जा रहा है

10 मार्च 2006 को, अंतरिक्ष में सात महीनों के बाद, NASA का मार्स रिकॉग्निशन ऑर्बिटर ने अपने छह मुख्य इंजनों को 27 मिनट तक चलाया। उस समय के लिए यह मंगल के पीछे था, रेडियो संपर्क से बाहर: पृथ्वी पर कोई भी नहीं जान सकता था कि यह काम करता है या नहीं। यदि यह विस्फोट असफल हो गया होता तो अंतरिक्ष यान मंगल के पास से गुज़रा होता और सूर्य के चारों ओर एक अनंत कक्षा में प्रवेश कर जाता।

आना ही पर्याप्त नहीं है। तुम पकड़ा जाना चाहिए.

देखो

एक अंतरिक्ष यान किसी ग्रह पर “रुका” नहीं होता है। यह इसकी ओर गिरता है, गति बढ़ाता जैसे-जैसे यह निकट होता जाता है, एक खुले वक्र पर जिसे हाइपरबोला कहते हैं। जब वह बाहर निकलता है, तो वह एक बार फिर से उसी जगह पर लौट आता है जहां से वह आया था।

रहने के लिए, इसे सही समय पर गति खोनी पड़ती है, निकटतम दृष्टिकोण:

1. Capture burn. इंजन गति की दिशा के खिलाफ आग लगाते हैं। एक मामूली जलन खुले वक्र को लंबे, बंद दीर्घवृत्त में बदल देती है।
2. एयरब्रेकिंग. अधिक ईंधन जलाने के बजाय, नियंत्रक कक्षा के निम्न बिंदु को वातावरण के पतले शीर्ष में कम कर देते हैं। हर पास, एक छोटा सा हवा का दबाव अंतरिक्ष यान को धीमी कर देता है और उच्च बिंदु गिर जाता है.
3. विज्ञान कक्षा. लगभग पांच महीने के दौरान सैकड़ों पारियों के बाद, एमआरओ एक कम, लगभग गोलाकार कक्षा में पहुंचा, जो लगभग 250 से 316 किमी ऊँची थी और मंगल का नक्शा बनाना शुरू कर सकता था।

समझा

पृथ्वी से होहमन-जैसे मार्ग पर आते हुए, अंतरिक्ष यान मंगल तक लगभग 2.65 किमी/सेकंड मंगल की तुलना में धीमी गति से पहुंचता है। मंगल के दृष्टिकोण से यह उसकी “अनंत गति”, v∞ है। सतह से 426 किमी ऊपर गिरने, यह गति तक

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

426 किमी से 44,500 किमी के एक दीर्घवृत्त पर, निम्न बिंदु पर गति 4.56 किमी / सेकंड (विस-वीवा) होनी चाहिए। आदर्श, तत्काल कैप्चर बर्न इसलिए के बारे में है 0.87 किमी/ सेकण्ड. एक वास्तविक 27 मिनट का जलना कम कुशल है क्योंकि यह वक्र के साथ फैलता है; एमआरओ ने अंतरिक्ष यान को लगभग 1 किमी / सेकंड से धीमा कर दिया।

एक कम वृत्ताकार कक्षा में सीधे पकड़ने की लागत लगभग 2 किमी / सेकंड होगी (यह कोशिश करें देखें)। एयरोब्रेकिंग इस अंतर को बचाता है और बचत का ईंधन अंतरिक्ष यान और विज्ञान बन जाता है।

मास्टर

एक अतिपरवलय की अर्ध-मुख्य अक्षa= −μ/v∞² है और इसकी विकर्णता e=1 + r_p v∞²/μ है। दूर से परिभ्रमण तक की उड़ान का समय हाइपरबोलिक केप्लर समीकरण M = e sinh F − F द्वारा निर्धारित किया जाता है।

परिभ्रमण r_ p पर कैप्चर Δv एक दीर्घवृत्त में अपभ्रंश r_a के साथ है

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

जो एक बहुत लंबे दीर्घवृत्त के लिए सबसे छोटा है (r_a → बड़ा): अंतरिक्ष यान लगभग पकड़ लिया गया है. इस कारण से आगमन पहले एक लचीली कक्षा में प्रवेश करते हैं, और इसके बाद एरोब्रेकिंग या कई छोटे जलने होते हैं। मानवयुक्त मंगल मिशनों के लिए, aerocapture (एक हीट शील्ड के पीछे वायुमंडल के माध्यम से एक गहरा पास) पूरी तरह से कैप्चर बर्न को बदल सकता है।