ഈ പാഠം ഒരു Local Solar System ഫൗണ്ടേഷൻ ടീം അംഗം തയ്യാറാക്കിയതാണ്, ഒരു യോഗ്യതയുള്ള വിലയിരുത്തലുകാരന്‍ ഇത് മെച്ചപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയും. നിങ്ങള്‍ ഈ വിഷയത്തില്‍ പ്രാവീണ്യമുള്ളവരാണോ? ഒരു ചിട്ടപ്പെടുത്തല്‍ നിര്‍ദ്ദേശിക്കുക
2006 മാർച്ച് 10-ന്, ഏഴു മാസത്തെ ബഹിരാകാശയാത്രയ്ക്കു ശേഷം NASAന്റെ മാർസ് റിസേർച്ച് ഓർബിറ്റർ ആറു പ്രധാന എഞ്ചിനുകൾ 27 മിനിറ്റ് പ്രവർത്തിപ്പിച്ചു. അക്കാലത്ത് ചൊവ്വയുടെ പിന്നിൽ, റേഡിയോ ബന്ധം ഇല്ലാത്ത ഒരു ഭാഗത്തായിരുന്നു ഇത്. ഭൂമിയിൽ ആരും അറിയില്ലായിരുന്നു അത് പ്രവർത്തിച്ചിരുന്നോ എന്ന്. ഈ ഘട്ടത്തിൽ ബഹിരാകാശ പേടകം ചൊവ്വയെ കടന്നുപോകുകയും സൂര്യനെ ചുറ്റിക്കൊണ്ട് ഒരു അതിരില്ലാത്ത കറക്കം നടത്തുകയും ചെയ്യും.
എത്തിച്ചേരുന്നത് മതിയാവില്ല. നിന്നെ പിടിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
നോക്ക്.
ഒരു ബഹിരാകാശ വാഹനം ഗ്രഹത്തിൽ “നിൽക്കുന്നില്ല”. ഇത് അടുത്തു വരുന്നതുപോലെ വേഗം കൂട്ടി, ഒരു ഹൈപ്പർബോൾ എന്ന പേരിലുള്ള ഒരു തുറന്ന വക്രത്തിൽ അതിന് നേരെ വീഴുന്നു. ഒറ്റയ്ക്ക് വിട്ടാല്‍, അത് ഗ്രഹത്തെ ചുറ്റിപ്പറ്റി നടക്കും. പിന്നെ വീണ്ടും കയറിപ്പോയി പോകും. അതില്‍ വന്നതുപോലെ തന്നെ വേഗത്തില്‍.
നില്‍ക്കാന്‍, ശരിയായ സമയത്ത് വേഗം കുറയണം. ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള:
- Capture burn. എഞ്ചിനുകള്‍ ചലന ദിശയ്ക്കെതിരെ വെടിവയ്ക്കുന്നു. ഒരു മിതമായ ബ്രൺ തുറന്ന വക്രത്തെ ഒരു നീണ്ട, അടച്ച ഇലിപ്സ ആയി മാറ്റുന്നു.
- Aerobraking. കൂടുതൽ ഇന്ധനം കത്തിക്കുന്നതിന് പകരം, നിയന്ത്രണങ്ങൾ ബഹിരാകാശത്തേക്ക് കുറഞ്ഞ പോയിന്റ് താഴ്ത്തി, വായു മർദ്ദത്തിന്റെ തടിച്ച മുകളിൽ എത്തിക്കുന്നു. ഓരോ പാസിലും, ഒരു ചെറിയ വായു തടസ്സം ബഹിരാകാശ വാഹനത്തെ വേഗത കുറയ്ക്കുന്നു.
- സയന്‍സ് ഓര്‍ബിറ്റ്. ഏകദേശം അഞ്ച് മാസക്കാലം നൂറുകണക്കിന് പാസുകൾ നടത്തിയ ശേഷം, എംആർഒ ഒരു താഴ്ന്ന, ഏകദേശം വൃത്താകൃതിയിലുള്ള കാന്തിക ബഹിരാകാശത്ത് 250 മുതൽ 316 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ എത്തുകയും ചൊവ്വയുടെ മാപ്പ് തയ്യാറാക്കുകയും ചെയ്തു.
മനസ്സിലായി.
ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് ഹോഹ്മാന്‍ പോലുള്ള പാതയില്‍ വരുന്ന ബഹിരാകാശ വാഹനം ചൊവ്വയെ ഏകദേശം 2.65 കിലോമീറ്റര്‍/ സെക്കന്‍ഡ് ചൊവ്വയെക്കാൾ പതുക്കെ. ചൊവ്വയുടെ കാഴ്ചപ്പാടിൽ നിന്ന് നോക്കിയാൽ, അത് “അനന്തമായ വേഗത” (v∞) ആണ്. മുകളിലേയ്ക്കു് 426 കിലോമീറ്ററിലേക്ക് വീഴുമ്പോള്‍, അത് വേഗത കൂട്ടുന്നു
v = √(v∞² +2μ/r) = √(2.65² +2× 42,828 / 3,822) ≈ 5.4 കിലോമീറ്റർ/സെക്കൻഡ്
426 കിലോമീറ്റർ മുതൽ 44,500 കിലോമീറ്റർ വരെയുള്ള ഒരു നീളക്കൂടുതലിൽ, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ സ്ഥാനത്ത് വേഗത 4.56 കിലോമീറ്റർ / സെക്കൻഡ് (വിസ്-വിവ) ആയിരിക്കണം. ആത്മാര്‍ത്ഥമായ, പെട്ടെന്നുള്ള പിടിച്ചെടുക്കല്‍ കത്തിക്കല്‍ അപ്പോള്‍ 0.87 കിലോമീറ്റര്‍/ സെക്കന്‍ഡ്. 27 മിനിറ്റ് സമയം കൊണ്ട് തീ കത്തിക്കുന്ന ഒരു യഥാർത്ഥ ബഹിരാകാശവാഹനം കുറച്ച് ഫലപ്രദമാണ്, കാരണം അത് വക്രതയുടെ ഭാഗത്ത് പരന്നു കിടക്കുന്നു; MRO കൾ ബഹിരാകാശവാഹനത്തെ ഏകദേശം 1 കിലോമീറ്റർ / സെക്കൻഡ് വേഗത്തിൽ തടഞ്ഞു.
Capturing straight into a low circular orbit would cost about 2 km/s (see the Try it). എയറോബ്രേക്കിങ് ഈ വ്യത്യാസം കുറയ്ക്കുന്നു, ഇന്ധനം ലാഭിച്ച് ബഹിരാകാശയാത്രയും ശാസ്ത്രവും.
മാസ്റ്റര്‍
ഒരു ഹൈപ്പർബോളിന് അർദ്ധ-മഹാഅക്ഷംa= −μ/v∞², തിരശ്ചീനത e = 1 + r_p v∞²/μ എന്നിവയുണ്ട്. ദൂരെ നിന്നും അടുത്തുള്ള നേർരേഖയിലേക്ക് പറക്കുന്ന സമയം ഹൈപ്പർബോളിക് കെപ്ലർ സമവാക്യം M = e sinh F − F ഉപയോഗിച്ച് നിർണ്ണയിക്കുന്നു.
അപ്പോപ്സിസ് r_a ഉള്ള ഒരു നീളക്കൂടുതല്‍ r_p ല്‍ നിന്നും Δv എന്ന ക്യാപ്ച്ചര്‍ ആണ്
Δv = √(v∞² + 2μ/r_p) − √(2μ r_a / (r_p (r_p + r_a)))
വളരെ നീളമുള്ള ഒരു നീളം കുറഞ്ഞ വൃത്തത്തിനുള്ള ഏറ്റവും ചെറിയത് (r_ a → large): ബഹിരാകാശ വാഹനം വെറും പിടിച്ചെടുക്കപ്പെട്ടതാണ്. അതിനാൽ തന്നെ ആദ്യം എത്തുന്നവ ഒരു ലഘുവായ കാന്തിക വലയം സൃഷ്ടിക്കും, പിന്നെ എയർബ്രേക്കിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ കുറച്ച് ചെറിയ തീപിടുത്തങ്ങൾ ഉണ്ടാകും. ക്രൂയിസ് മാർസ് ദൗത്യങ്ങൾക്കായി, aerocapture (ഒറ്റപ്പെട്ട ആഴത്തിലുള്ള ഒരു ഹീറ്റ് ഷീൽഡിന്റെ പിറകിൽ വായുനിരപ്പിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നത്) ക്യാപ്ച്ചർ ബർണിന് മുഴുവൻ പകരം വയ്ക്കാൻ കഴിയും.
ശ്രമിക്ക്.
ഒരു ബഹിരാകാശ വാഹനം v∞ = 2.65 km/s ആയി ചൊവ്വയിൽ എത്തുന്നു. ചൊവ്വയുടെ μ = 42,828 km³/s², ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള സമീപനം 426 km ആണ് 3,396 km പരിധിയിൽ നിന്ന്. ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള അടുക്കിലെ വേഗത കണക്കാക്കുക, √(v∞² + 2μ/r). അതുകൊണ്ട് തന്നെ ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള കാന്തിക വലയം സഞ്ചരിക്കാൻ വേണ്ട വേഗത കണക്കാക്കുക. എത്ര വലിയ തോതിൽ ആ ക്യാപ്ച്ചർ ബേൺ, 0.87 km/s എന്ന നീളമുള്ള ഉറുമ്പിനെ അപേക്ഷിച്ച് ഉണ്ടാകും?
ശരി, പഠനം തുടങ്ങുന്നത് വെല്ലുവിളികളില് നിന്നാണ്.
പെട്ടെന്നുള്ള ചോദ്യം
3 പെട്ടെന്നുള്ള ചോദ്യങ്ങള്‍. നിങ്ങള്‍ക്ക് ഉത്തരം ശരിയാണെന്ന് കാണാന്‍ ഒരു ഉത്തരം തെരഞ്ഞെടുക്കുക.
-
ഒരു ബഹിരാകാശ വാഹനം എത്തുമ്പോള്‍, അതിന്‍റെ എഞ്ചിന്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കാതെ വന്നാല്‍, അത്:
- A ഗ്രഹത്തില്‍ പതിക്കുക
- B ഗ്രഹത്തെ കടന്നുപോകുകയും വീണ്ടും പുറപ്പെടുകയും ചെയ്യുക
- C വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഒരു കാന്തികപാതയിലേയ്ക്കു് വീഴുക
- D ഗ്രഹത്തിന്റെ മുകളില്‍ നിര്‍ത്തുക
ഉത്തരം കാണിക്കുക
B. ഗ്രഹത്തെ കടന്നുപോകുകയും വീണ്ടും പുറപ്പെടുകയും ചെയ്യുക
-
എന്തുകൊണ്ടാണ് ഈ ക്യാപ്ചര്‍ ബേണ്‍ ഗ്രഹത്തോട് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള സ്ഥലത്ത് നടക്കുന്നത്?
- A അവിടെ കാണാന്‍ എളുപ്പമാണ്.
- B അവിടെയാണ് ബഹിരാകാശ വാഹനം ഏറ്റവും വേഗതയുള്ളത്, ഒരു തീ കാന്തിക ഊര്‍ജ്ജം ഏറ്റവും വേഗത്തില്‍ മാറ്റുന്നു.
- C ആന്തരീക്ഷം സഹായിക്കുന്നു.
- D റേഡിയോ സിഗ്നലുകള്‍ വ്യക്തമായി.
ഉത്തരം കാണിക്കുക
B. അവിടെയാണ് ബഹിരാകാശ വാഹനം ഏറ്റവും വേഗതയുള്ളത്, ഒരു തീ കാന്തിക ഊര്‍ജ്ജം ഏറ്റവും വേഗത്തില്‍ മാറ്റുന്നു. ഓബെർട്ട് പ്രഭാവം (Oberth effect) : Δv എന്ന ഏകകത്തിന് അനുപാതമായി ഊർജ്ജത്തിൽ സംഭവിക്കുന്ന മാറ്റം വേഗതയിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നു.
-
എന്താണ് എയറോബ്രേക്കിങ്?
- A പാരാച്യൂട്ടുകളുമായി ഇറങ്ങി
- B ഒരു കാന്തിക വലയം
- C എഞ്ചിനുകളുമായി ബ്രേക്ക് ചെയ്യുന്നു.
- D ഒരു ഗ്രഹത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം ഉപയോഗിച്ച് വേഗത കുറയ്ക്കുന്നു
ഉത്തരം കാണിക്കുക
B. ഒരു കാന്തിക വലയം
അവസാന വരി
- പാഠം വായിക്കുക
- ചലഞ്ച് ചെയ്തോ?
- ക്വിസ് എടുത്തു
ഈ ഉപകരണത്തിലെ നിങ്ങളുടെ പുരോഗതിയില്‍ സൂക്ഷിക്കുന്നതിനായി പാഠം പൂര്‍ത്തിയാക്കിയതായി അടയാളപ്പെടുത്തുക.
പാഠം പൂർത്തിയായി, നന്നായി ചെയ്തു!
അടുത്തത് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം സഹായിക്കുന്നു: സ്വതന്ത്രമായ ഷോട്ട്ഈ പാഠത്തിലെ വാക്കുകള്‍
ഉറവിടങ്ങള്‍
- NASA JPL, Mars Reconnaissance Orbiter arrival press kit (March 2006)
- NASA, Mars Reconnaissance Orbiter mission page
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 14: Launch, Cruise and Arrival (aerobraking)
- JPL SSD, Astrodynamic parameters (GM of Mars)
ഈ പാഠം ലൈസൻസ് ചെയ്തിരിക്കുന്നത് CC BY-SA 4.0.