궤도 삽입: 포획되고

On 10 March 2006, after seven months in space, NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter fired its six main engines for 27 minutes. 그 시간의 일부는 화성 뒤에 있었고, 전파 연락이 없었기 때문에 지구상의 아무도 그것이 작동했는지 알 수 없었다. 만약 화성에 도달하지 못했다면, 우주선은 화성을 지나쳐서 태양 주위의 무한한 궤도로 들어갔을 것이다.

도착만으로는 충분하지 않습니다. 잡혀야 해

봐

우주선은 행성에서 “멈추지” 않는다. 그것을 향해 떨어지고, 속도를 높이고 있습니다 가까워지면서, 열린 곡선에 쌍곡선. 혼자 남겨두면, 그것은 행성 주위를 휘둘러 다시 떠나고, 들어온 것만큼 빨리.

머물기 위해서는 정확히 적절한 순간에 속도를 잃어야 합니다. 가장 가까운 접근:

1. 캡처 버너. 엔진은 움직임의 방향에 반대로 발사합니다. 약간의 버닝은 개방형 커브를 길고 닫힌 타원으로 바꿉니다.
2. Aerobraking. 더 많은 연료를 소모하는 대신, 제어기는 궤도의 저점을 대기의 얇은 상단으로 내려갑니다. 각 패스마다, 작은 공기 저항이 우주선을 느리게하고 고도가 낮아집니다.
3. Science orbit. After hundreds of passes over about five months, MRO reached a low, nearly circular orbit about 250 by 316 km up, and could start mapping Mars.

이해하겠습니다

지구에서 호만과 같은 경로를 따라 오는 우주선은 화성에 도달합니다. 2.65 km/s 화성보다 느리게 움직입니다. 화성의 관점에서 보면, 그것은 “무한대의 속도” v∞이다. 표면 위로 426km까지 내려가면서

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

426km에서 44,500km까지의 타원면에서 최저점의 속도는 반드시 4.56 km/s(비스바바)여야 한다. 따라서 이상적인 순간적 포획 연소는 약 0.87 km/s이다. 실제 27분 버너는 커브를 따라 분산되기 때문에 덜 효율적이다. MRO는 우주선의 속도를 1 km/s로 감소시켰다.

낮은 원형 궤도로 바로 캡처는 약 2 km / s 비용이 들 것입니다 (시도를 참조). 에어로브레이킹은 그 차이의 대부분을 저장하고, 저장된 연료는 우주선과 과학이됩니다.

마스터

쌍곡선은 반대축 a = −μ/v∞², 이심률 e = 1 + r_p v∞²/μ를 가진다. 멀리 있는 항성에서 근점까지의 비행 시간은 쌍곡선 케플러 방정식 M = e sinh F − F에 의해 정해진다.

근점 r_p에서 원점 r_a를 가진 타원으로의 포획 Δv는 다음과 같습니다.

즉, 2πr/(r + r) = 2πr/(r + r)이다.

매우 긴 타원에 대해 가장 작은 (r_a → large): 우주선이 거의 포착되지 않습니다. 이것이 도착한 천체가 먼저 느슨한 궤도에 들어가는 이유이며, 그 다음에 항공제동 또는 여러 가지 작은 화상이 발생하는 이유이다. 유인 화성 임무의 경우, 항공 포획 (열 차단물 뒤에 있는 대기를 통과하는 단일 깊은 통과)는 포획 연소를 전적으로 대체할 수 있다.