Rendezvous: elkapni az űrállomást

1965 decemberében a Gemini–6 és a Gemini–7 30 cm-es távolságban repült egymástól, 300 km magasan a Föld felett. Két év elmélet és gyakorlat kellett ahhoz, hogy ezt megvalósítsuk: az első kísérletek azt mutatták, hogy a pályán nem működik, ha egy pilóta egyenesen a célpont felé repül.

A pályán, hogy utolérjék, akkor csökken a sebesség, nem gyorsul.

Nézd!

Minden, ami pályán van, egy szabályt követ: minél alacsonyabb, annál gyorsabb. Az alacsonyabb pálya rövidebb, és az űrszonda gyorsabban mozog rajta, így mindent nyer, ami magasabb.

1. Elindítás alacsonyabb pályára, a cél mögé. A kapszula úgy van időzítve, hogy valahol az állomás mögött és egy kicsit alatta induljon el.
2. Phasing. Kör után kör, az alsó kapszula egy kicsit nyer. Itt, 20 km-rel az állomás alatt, pályánként 1,6 fokot nyer.
3. Két kis égési sérülés, egy mini Hohmann transzfer, emeljük a kapszulát az állomás pályájára, közvetlenül mögötte.
4. Végső megközelítés. Az utolsó néhány száz métert lassan, egyenesben a repülési irány mentén repüljük, számítógépek figyelik a legénységet. A csatlakozásnál a zárási sebesség néhány centiméter másodpercenként.

Értsd meg.

A pályaperiódus: T = 2π√(r³/μ). μ = 398,600 km³/s² esetén:

• A kapszula 400 km-en (r = 6778 km): 92,6 perc.
• Állomás 420 km-nél (r = 6798 km): 93,0 perc.

A kapszula egyes pályái során az állomás csak 92,6/93,0 kört tesz meg: a kapszula 360° × (1 − 92,6/93,0) ≈ 1,6°-ot nyer, ami körülbelül 190 km. A 20°-os szakadék bezárásához körülbelül 13 keringésre van szükség, ami nagyjából 20 órának felel meg.

A transzfer 400-ról 420 km-re kb. 5,6 m/s A két égés mindegyike apró, ha összehasonlítjuk a 7,7 km/s-os pályasebességgel.

Mester!

A cél közelében a rendezvénymérnökök használják a Clohessy-Wiltshire megye (Hill) egyenletek: lineáris mozgás a célpont körül keringő rendszerben, ahol x sugárirányú, y pálya mentén halad és n a célpont átlagos mozgása:

ẍ − 3n²x − 2nẏ = 0,   ÿ + 2nʒ = 0,   z̈ + n²z = 0

Ezek magyarázzák a furcsa viselkedést: egy előrelökés (+ẏ) hatására az üldöző felemelkedik (x növekszik), majd visszasodródik. A megközelítési útvonalak az y tengely mentén (V-bar, hátulról) vagy az x tengely mentén (R-bar, alulról, ahol a természetes mozgás segíti a fékezést), biztonsági szabályokkal úgy, hogy egy motorhiba soha nem vezet ütközéshez.