В астрономии , лунная орбита (также известная как селеноцентрическая орбита ) является орбитой объекта вокруг Луны .
В космической программе это относится не к орбите Луны вокруг Земли , а к орбитам различных пилотируемых или беспилотных космических аппаратов вокруг Луны. Высота в Апоцентре (самой дальней точка от центра притяжения) для орбиты Луны известна как апоселении , apocynthion или aposelene , в то время как периапсида (точка ближе всего к центру притяжения) известна как периселении , pericynthion или periselene , из имена или эпитеты богини луны .
Низкая лунная орбита ( LLO ) - это орбиты ниже 100 км (62 миль) над уровнем моря. У них период около 2 часов. [1] Они представляют особый интерес при исследовании Луны, но страдают от эффектов гравитационного возмущения, которые делают их наиболее нестабильными и оставляют лишь несколько возможных наклонов орбиты для неопределенных замороженных орбит , что полезно для длительного пребывания в LLO. [1]
Космический робот [ править ]
Советский Союз послал первый космический аппарат вблизи Луны, роботизированного автомобиля Луна 1 , 4 января 1959 года [2] Он прошел в 6000 километров (3200 NMI; +3700 миль) от поверхности Луны, но не достиг лунная орбита. [2] Луна-3 , запущенная 4 октября 1959 года, была первым космическим аппаратом-роботом, завершившим окололунную траекторию свободного возврата , но все же не по лунной орбите, а по траектории в виде восьмерки, которая повернулась вокруг обратной стороны Луны и вернулась на нее. Земля. Этот аппарат предоставил первые снимки обратной стороны лунной поверхности. [2]
Советская Луна-10 стала первым космическим аппаратом, который фактически совершил орбиту вокруг Луны в апреле 1966 года. [3] Он изучал поток микрометеороидов и лунную среду до 30 мая 1966 года. [3] Следующая миссия, Луна-11 , была запущена в августе. 24 декабря 1966 г. и изучал лунные гравитационные аномалии, измерения радиации и солнечного ветра.
Первым космическим кораблем Соединенных Штатов, вышедшим на орбиту Луны, был Lunar Orbiter 1 14 августа 1966 года. [4] Первая орбита была эллиптической с аполуной в 1 008 морских миль (1867 км; 1160 миль) и опасностью 102,1 морских миль. миль (189,1 км; 117,5 миль). [5] Затем орбита была сделана круговой на расстоянии около 170 морских миль (310 км; 200 миль), чтобы получить подходящие изображения. Пять таких космических аппаратов были запущены в течение тринадцати месяцев, и все они успешно составили карту Луны, в первую очередь с целью поиска подходящих мест для посадки в рамках программы Аполлон . [4]
Самым последним из них был Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), который стал экспериментом по баллистическому удару в 2014 году.
Пилотируемый космический корабль [ править ]
В программах Apollo «сек Service Module / Command (CSM) остается в лунной парковочной орбите , а лунный модуль (LM) приземлился. Комбинированный CSM / LM сначала выйдет на эллиптическую орбиту, номинально 170 морских миль (310 км; 200 миль) на 60 морских миль (110 км; 69 миль), которая затем была изменена на круговую парковочную орбиту около 60 морских миль ( 110 км; 69 миль). Периоды обращения изменяются в зависимости от суммы апоапсиса и периапсиса , и для CSM они составляли около двух часов. LM начал свою последовательность посадки с выгорания на спусковой орбите (DOI), чтобы опустить их перицентр примерно до 50 000 футов (15 км; 8,2 морских миль), выбранных для избежания столкновения с лунными горами.достигая высоты 20 000 футов (6,1 км; 3,3 морских миль). После второй посадочной миссии процедура была изменена на Аполлоне 14, чтобы сэкономить больше топлива LM для его механического спуска, за счет использования топлива CSM для выполнения сжигания DOI, а затем подъем его перицентра обратно на круговую орбиту после того, как LM выполнил совершил посадку. [6]
Эффекты возмущения [ править ]
Гравитационные аномалии, слегка искажающие орбиты некоторых лунных орбитальных аппаратов, привели к обнаружению массовых концентраций (получивших название масконов ) под поверхностью Луны, вызванных большими ударами тел в какое-то отдаленное время в прошлом. [1] [7] Эти аномалии имеют достаточную величину, чтобы вызвать значительные изменения лунной орбиты в течение нескольких дней. Они могут привести к тому, что отвес свешивается примерно на треть градуса по вертикали, указывая на маскон, и увеличивают силу тяжести на полпроцента. [1] Apollo 11В первой пилотируемой посадке была предпринята первая попытка исправить эффект возмущения (замороженные орбиты в то время еще не были известны). Орбита парковки была "сделана круговой" в 66 морских миль (122 км; 76 миль) на 54 морских мили (100 км; 62 мили), что, как ожидалось, станет номинальной круговой 60 морских миль (110 км; 69 миль), когда LM совершила обратное рандеву с CSM. Но эффект был переоценен в два раза; при сближении орбита была рассчитана на 63,2 морских мили (117,0 км; 72,7 мили) на 56,8 морских миль (105,2 км; 65,4 мили). [8]
Изучение воздействия масконов на лунные космические аппараты привело к открытию в 2001 году " замороженных орбит ", имеющих четыре орбитальных наклонения : 27 °, 50 °, 76 ° и 86 °, при которых космический аппарат может оставаться на низкой орбите неограниченное время. . [1] Apollo 15 субспутник ПФС-1 и Apollo 16 субспутник ПФС-2 , оба малые спутники , высвобождаемые из Apollo служебного модуля , способствовали этому открытию. ПФС-1 оказался на длительной орбите с наклонением 28 °, и успешно выполнила свою миссию через полтора года. PFS-2 был помещен в особенно нестабильный угол наклона орбиты 11 ° и продержался на орбите всего 35 дней, прежде чем упал на поверхность Луны. [1]
См. Также [ править ]
- Список орбит
- Массовая концентрация (астрономия)
- Орбитальная механика
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e f "Причудливые лунные орбиты" . НАСА Наука: Новости науки . НАСА. 2006-11-06 . Проверено 9 декабря 2012 .
Лунные масконы делают большинство низких лунных орбит нестабильными ... Когда спутник проходит 50 или 60 миль над головой, масконы тянут его вперед, назад, влево, вправо или вниз, точное направление и величина тяги зависят от траектории спутника. При отсутствии периодических запусков бортовых ракет для корректировки орбиты большинство спутников, выпущенных на низкие лунные орбиты (менее 60 миль или 100 км), в конечном итоге упадут на Луну. ... [Существует] ряд «замороженных орбит», на которых космический корабль может оставаться на низкой лунной орбите неопределенное время. Они происходят под четырьмя наклонениями: 27 °, 50 °, 76 ° и 86 °, причем последний из них находится почти над полюсами Луны. Орбита относительно долгоживущего субспутника Apollo 15 PFS-1 имел наклон 28 °, который оказался близким к наклону одной из замороженных орбит - но плохой PFS-2 был проклят с наклоном всего 11 °.
- ^ a b c Уэйд, Марк. «Луна» . Энциклопедия Astronautica . Архивировано из оригинала на 2012-02-04 . Проверено 17 февраля 2007 .
- ^ a b Байерс, Брюс К. (1976-12-14). «ПРИЛОЖЕНИЕ C [367-373] ОТЧЕТ О БЕСПРОВОДНЫХ ЛУННЫХ ЗОНДАХ, 1958-1968: Советский Союз» . ЛУНА НАЗНАЧЕНИЯ: История программы лунного орбитального аппарата . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 17 февраля 2007 .
- ^ a b Уэйд, Марк. «Лунный орбитальный аппарат» . Энциклопедия Astronautica . Проверено 17 февраля 2007 .
- ^ Байерс, Брюс К. (1976-12-14). «ГЛАВА IX: МИССИИ I, II, III: ПОИСК И ПРОВЕРКА САЙТА APOLLO, Первый запуск» . ЛУНА НАЗНАЧЕНИЯ: История программы лунного орбитального аппарата . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 17 февраля 2007 .
- ^ Джонс, Эрик М. (1976-12-14). «Первая посадка на Луну» . Журнал «Лунная поверхность Аполлона-11» . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 9 ноября 2014 .
- ^ Коноплив, А.С.; Asmar, SW; Carranza, E .; Sjogren, WL; Юань, DN (2001-03-01). «Последние модели гравитации в результате миссии исследователя Луны». Икар . 150 (1): 1–18. Bibcode : 2001Icar..150 .... 1K . DOI : 10.1006 / icar.2000.6573 . ISSN 0019-1035 .
- ^ "Отчет о миссии Аполлона-11" (PDF) . НАСА . С. 4–3–4–4.
