Орбиталык киргизүү: кармалууда

2006-жылдын 10-мартында, космоско жети ай болгондон кийин, NASA Mars Reconnaissance Orbiter өзүнүн алты негизги моторун 27 мүнөткө күйгүзгөн. Бул убакыттын бир бөлүгү үчүн ал Марстын артында, радио байланыштан тышкары болгон: Жердеги эч ким анын иштейби же жокпу билбейт. Эгерде ысык күйүп кетсе, космостук аппарат Марсты айланып өтүп, Күндүн айланасында бүтпөс орбитага чыгат.

Жетпей калуу жетиштүү эмес. Сизди кармаш керек.

Көрүнүш

Космикалык аппарат планетада “турбайт”. Ал ага жакындап, тездеп түшүп, гипербола деп аталган ачык кривизанын үстүндө. Эгерде ал өзүнчө калса, анда планетанын айланасында айланып, андан кийин кайрадан учуп кетет.

Жолдо калуу үчүн, ал туура убакта ылдамдыгын жоготушу керек, эң жакын:

1. Скачать запись. Двигатель стреляет в противоположном направлении движения. Бир аз ысытуу ачык кривизаны узун, жабык эллипсге айландырат.
2. Аэротормоз. Жылуулукту көбүрөөк күйгүзүүнүн ордуна, контроллерлордун жардамы менен орбитанын төмөнкү чегине чейин атмосферанын ылдыйкы катмарына түшүрүлөт. Ар бир өтүүдө, абанын аз кыймылы космостук аппаратты жайлатып, бийиктиктин төмөндөөсүн шарттайт.
3. Научная орбита. Бир нече жүз жолу өткөндөн кийин, MRO төмөнкү, 250-316 км бийиктиктеги айланма орбитага жетти жана Марстын картасын түзүүгө киришти.

_Уккандай бол

Coming from Earth on a Hohmann-like path, the spacecraft reaches Mars about 2.65 km/s slower than Mars. Марстын көз карашынан алганда бул анын “байланышсыз ылдамдыгы”, v∞. Falling to 426 km above the surface, it speeds up to

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

426 кмден 44500 кмге чейинки эллипс боюнча, эң төмөнкү чегинде ылдамдыгы 4.56 км/с (vis-viva) болушу керек. Ошондуктан, идеалдуу, бир нече секунда ичинде тартылган жаздыруу болжол менен 0,87 км/с. 27 мүнөттүк чыныгы күйүү эффективдүү эмес, анткени ал кривизанын үстүндө жайгашкан; MRO космостук аппаратты болжол менен 1 км/с ылдамдыкта басаңдаткан.

Төмөнкү айланма орбитага түз түшүү 2 км/с чыгымга алып келет (Түртүүнү караңыз). Аэротормоздоо бул айырмачылыктын көпчүлүгүн үнөмдөй алат, жана сакталган күйүүчү май космостук кемелер үчүн жана илим үчүн колдонулат.

_Мастер

Гиперболанын чоң жарым осу a = −μ/v∞² жана эксцентриситети e = 1 + r_p v∞²/μ. Периапсистеги алыстыктан учуу убактысы гиперболикалык Кеплер теңдемеси менен аныкталат: M = e sinh F − F.

Периапс r_p дан апоапс r_a менен эллипске чейинки Δv кабыл алуу

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

өтө узун эллипс үчүн эң кичине (r_a → чоң): космос аппараты дээрлик тартылган эмес. That is why arrivals first enter a loose orbit, and why aerobraking or several smaller burns follow. Марска пилотсуз учкан миссиялар үчүн, aerocapture (бир гана тереңдикте атмосферанын ичиндеги жылуулук коргогучтун артында) алардын туташуусун толук алмаштырышы мүмкүн.