Rendezvous: bắt trạm không gian

In December 1965 Gemini 6 and Gemini 7 flew within 30 centimetres of each other, 300 km above the Earth. Phải mất hai năm lý thuyết và thực hành để đạt được điều đó: những nỗ lực đầu tiên đã cho thấy rằng bay thẳng đến mục tiêu của bạn, như một phi công sẽ làm, không hoạt động trong quỹ đạo.

Trong quỹ đạo, để bắt kịp bạn phải hạ thấp, không tăng tốc.

Nhìn kìa.

Mọi thứ trên quỹ đạo tuân theo một quy tắc: thấp hơn là nhanh hơn. Quỹ đạo thấp hơn ngắn hơn và tàu vũ trụ di chuyển nhanh hơn dọc theo nó, vì vậy nó thu được bất cứ thứ gì ở trên cao.

1. Bắt đầu vào quỹ đạo thấp hơn, phía sau mục tiêu. Cáp được tính thời gian để bắt đầu ở một khoảng cách nào đó phía sau trạm và hơi dưới nó.
2. Phasing. Vòng sau vòng, ống dưới tăng thêm một chút. Ở đây, 20 km dưới trạm, nó tăng 1.6 độ trên quỹ đạo.
3. Hai vết bỏng nhỏ., một chiếc Hohmann nhỏ, nâng cái hộp lên quỹ đạo trạm ngay phía sau nó.
4. Tiến hành tiếp cận cuối cùng. Vài trăm mét cuối cùng được bay chậm, thẳng dọc theo hướng bay, bởi máy tính được giám sát bởi phi hành đoàn. Tốc độ đóng cửa là vài centimet trên giây.

Hiểu rồi.

Chu kỳ quỹ đạo: T = 2π√(r³/μ). Với μ = 398.600 km³/s²:

• Cáp quang ở 400 km (r = 6.778 km): 92,6 phút.
• Trạm ở 420 km (r = 6.798 km): 93,0 phút.

Mỗi quỹ đạo của capsule, trạm chỉ bao phủ 92.6/93.0 vòng quay: capsule tăng 360° × (1 − 92.6/93.0) ≈ 1.6°, khoảng 190 km. Để đóng một khoảng cách 20° mất khoảng 13 quỹ đạo, khoảng 20 giờ.

Đường bay từ 400 đến 420 km tốn khoảng 5,6 m/s cho mỗi một trong hai vụ cháy: rất nhỏ so với tốc độ quỹ đạo 7,7 km/s.

Thầy

Gần mục tiêu, các kỹ sư gặp gỡ sử dụng phương trình Clohessy-Wiltshire (Hill): chuyển động tuyến tính trong một khung quay quanh mục tiêu, với x bán kính, y dọc theo đường và n là chuyển động trung bình của mục tiêu:

xy - 3n²x - 2nẏ = 0,   ÿ + 2nʒ = 0,   z̈ + n²z = 0

Họ giải thích hành vi kỳ lạ: một đẩy về phía trước (+ẏ) khiến người theo đuổi tăng lên (x lớn lên) và sau đó trôi về phía sau. Các đường tiếp cận được thiết kế dọc theo trục y (V-bar, từ phía sau) hoặc trục x (R-bar, từ dưới lên, nơi chuyển động tự nhiên giúp phanh), với các quy tắc an toàn để một động cơ bị hỏng không bao giờ dẫn đến va chạm.