Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с лунной переходной орбиты )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Перенос Луны, вид в перспективе. TLI возникает в красной точке около Земли.

Транс-лунным инъекция ( ИТ ) является движителем маневра используется для установки космического аппарата на траектории , которая заставит его прибыть на Луне .

История [ править ]

Анимация GRAIL-A «s траектории
  ГРЕЙЛЬ-А  ·   Луна  ·   земной шар
Анимация Чандраян-2 «s траектория
  Земля  ·   Луна  ·   Чандраяан-2
Анимация траектории LRO
  Лунный разведывательный орбитальный аппарат  ·   Земля  ·   Луна

Первым космическим зондом, предпринявшим попытку TLI, была " Луна-1 " Советского Союза 2 января 1959 года, которая была спроектирована для удара по Луне. Однако возгорание пошло не так, как планировалось, и космический корабль пропустил Луну более чем в три раза по ее радиусу и был отправлен на гелиоцентрическую орбиту. [1] Луна 2 более точно выполнила тот же маневр 12 сентября 1959 года и через два дня упала на Луну. [2] Советы повторили этот успех, выполнив еще 22 миссии на Луну и 5 миссий Зонд, отправившихся на Луну в период с 1959 по 1976 год. [3]

26 января 1962 года Соединенные Штаты предприняли первую попытку столкновения с Луной , " Рейнджер-3" , которая не достигла Луны. За этим последовал первый успех США, Ranger 4 , 23 апреля 1962 года. [4] Еще 27 американских миссий на Луну были запущены с 1962 по 1973 год, включая пять успешных мягких посадочных устройств Surveyor , пять зондов наблюдения Lunar Orbiter [5 ] : 166 и девять миссий Аполлона , в ходе которых первые люди высадились на Луну.

Первой миссией с участием человека, выполнившей TLI, был Аполлон-8 21 декабря 1968 года, что сделало его экипаж первыми людьми, покинувшими низкую околоземную орбиту . [6]

Для лунных миссий Apollo, ИТ проводил с помощью возобновления J-2 двигателя в S-IVB третьего этапе Сатурн V ракеты. Этот конкретный прожиг TLI длился примерно 350 секунд, обеспечивая изменение скорости от 3,05 до 3,25 км / с (от 10000 до 10600 футов / с) , в этот момент космический корабль двигался со скоростью примерно 10,4 км / с (34150 футов / с) относительно Земля. [7] Аполлон 8 TLI был замечательно замечен с Гавайских островов в предрассветном небе к югу от Вайкики, сфотографирован и опубликован в газетах на следующий день. [8] В 1969 году предрассветный TLI Аполлона 10 был виден из Клонкерри , Австралия .[9] Он был описан как напоминающий фары автомобиля, летящие над холмом в тумане, а космический корабль выглядел как яркая комета с зеленоватым оттенком. [9]

В 1990 году Япония запустила свою первую лунную миссию, используя спутник Hiten для облета Луны и вывода микроспутника Hagoromo на лунную орбиту. После этого он исследовал новый метод TLI с низким дельта-v с 6-месячным временем передачи (по сравнению с 3 днями для Apollo). [10] [5] : 179

Американский космический корабль Clementine 1994 года , предназначенный для демонстрации легких технологий, использовал трехнедельный TLI с двумя промежуточными облетами Земли перед выходом на лунную орбиту. [10] [5] : 185

В 1997 году Asiasat-3 стал первым коммерческим спутником, достигшим сферы влияния Луны, когда после неудачного запуска он дважды пролетел мимо Луны с малым дельта-v, чтобы достичь желаемой геостационарной орбиты. Он прошел в пределах 6200 км от поверхности Луны. [10] [5] : 203

Спутник-демонстратор технологии ESA SMART-1 2003 года стал первым европейским спутником, вышедшим на орбиту Луны. После запуска на геостационарную переходную орбиту (GTO) в качестве силовой установки использовались ионные двигатели на солнечных батареях. В результате его чрезвычайно низкого маневра TLI delta-v космическому кораблю потребовалось более 13 месяцев, чтобы выйти на лунную орбиту, и 17 месяцев, чтобы достичь желаемой орбиты. [5] : 229

Китай запустил свою первую миссию на Луну в 2007 году, вывести космический корабль Chang'e 1 на лунную орбиту. Он использовал несколько ожогов, чтобы медленно поднять свой апогей и достичь окрестностей Луны. [5] : 257

Индия последовала в 2008 году, запустив Chandrayaan-1 в GTO и, как и китайский космический корабль, увеличила свой апогей после ряда ожогов. [5] : 259

Мягкий спускаемый аппарат Beresheet от компании Israel Aerospace Industries использовал этот маневр в 2019 году, но разбился на Луне.

В 2011 году спутники NASA GRAIL использовали маршрут с низкой дельта-v на Луну, проходя мимо точки L1 Солнце-Земля, и это заняло более 3 месяцев. [5] : 278

Теория [ править ]

Типичные траектории переноса на Луну приближаются к переходам Хомана , хотя в некоторых случаях также использовались низкоэнергетические переходы , как, например, с зондом Hiten . [11] Для краткосрочных миссий без значительных возмущений от источников за пределами системы Земля-Луна обычно более практичным является быстрый переход Хомана.

Космический корабль выполняет TLI, чтобы начать лунный переход с низкой круговой парковочной орбиты вокруг Земли . Большой ожог TLI , обычно выполняемый химическим ракетным двигателем, увеличивает скорость космического корабля, изменяя его орбиту с круговой низкой околоземной орбиты на высоко эксцентричную орбиту . Когда космический аппарат начинает движение по дуге перехода Луны, его траектория приближается к эллиптической орбите вокруг Земли с апогеем.около радиуса орбиты Луны. Зажигание TLI рассчитано по размеру и времени, чтобы точно нацелиться на Луну, когда она вращается вокруг Земли. Горение рассчитано так, чтобы космический корабль приближался к апогею по мере приближения Луны. Наконец, космический корабль входит в сферу влияния Луны , совершая гиперболический поворот Луны.

Бесплатный возврат [ править ]

Основная статья: Траектория свободного возврата
Набросок окололунной траектории свободного возврата (без масштаба)

В некоторых случаях можно спроектировать TLI для нацеливания на свободную обратную траекторию , так что космический корабль будет облетать вокруг Луны и возвращаться на Землю без необходимости дальнейших маневров. [12]

Такие траектории свободного возврата добавляют запас безопасности пилотируемым космическим полетам, поскольку космический корабль вернется на Землю «бесплатно» после первоначального сгорания TLI. Аполлоны 8, 10 и 11 стартовали по траектории свободного возврата [13], в то время как в более поздних миссиях использовалась функционально аналогичная гибридная траектория, в которой для достижения Луны требуется корректировка среднего курса. [14] [15] [16]

Моделирование [ править ]

Художественная концепция стека НАСА Constellation , выполняющего транслунную инъекцию ожога

Заштрихованные коники [ править ]

Нацеливание на TLI и лунные переходы - это особые приложения задачи n тел , которые можно аппроксимировать различными способами. Простейший способ исследования траекторий перехода Луны - метод заштрихованных коник . Предполагается, что космический аппарат ускоряется только при классической динамике двух тел, когда Земля доминирует, пока он не достигнет сферы влияния Луны . Движение в системе с заплатками и конусом детерминировано и легко вычисляется, что позволяет использовать его для приблизительного проектирования миссии и изучения « обратной стороны оболочки ».

Ограниченный круговой трехкорпусный корпус (RC3B) [ править ]

Однако более реалистично космический корабль подвергается воздействию гравитационных сил многих тел. Гравитация с Земли и Луны доминирует над ускорением космического корабля, и, поскольку собственная масса космического корабля по сравнению с ним ничтожна, траекторию космического корабля можно лучше аппроксимировать как ограниченную задачу трех тел . Эта модель является более близким приближением, но не имеет аналитического решения [17], требующего численного расчета. [18]

Дополнительная точность [ править ]

Более детальное моделирование включает моделирование истинного орбитального движения Луны; гравитация от других астрономических тел; неравномерность гравитации Земли и Луны ; включая давление солнечного излучения ; и так далее. Распространение движения космического корабля в такой модели требует больших количественных затрат, но необходимо для истинной точности миссии.

См. Также [ править ]

  • Астродинамика
  • Сравнение сверхтяжелых стартовых систем
  • Низкая передача энергии
  • Закачка через Землю
  • Трансмарсианская инъекция

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Луна 01" . НАСА .
  2. ^ «НАСА - NSSDCA - Космический корабль - Детали» . nssdc.gsfc.nasa.gov .
  3. ^ "Советские миссии на Луну" . nssdc.gsfc.nasa.gov .
  4. ^ "Рейнджер 4" . НАСА .
  5. ^ a b c d e f g h "Вне Земли" (PDF) . НАСА .
  6. ↑ Марс, Келли (20 декабря 2018 г.). "50 лет назад: Аполлон 8, вы идете на TLI!" . НАСА .
  7. ^ "Аполлон в числах" . НАСА . Архивировано из оригинала на 2004-11-18.
  8. ^ "Independent Star News, воскресенье, 22 декабря 1968" . «Обстрел TLI был начат в тихоокеанское время, когда корабль находился над Гавайями, и там было сообщено, что ожог был виден с земли».
  9. ^ a b Френч, Фрэнсис; Колин Берджесс (2007). В тени луны . University of Nebraska Press . п. 372 . ISBN 978-0-8032-1128-5.
  10. ^ a b c Александр М. Яблонский1a; Келли А. Огден (2005). «Обзор технических требований к лунным сооружениям - текущее состояние» (PDF) . Международная лунная конференция 2005 г. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ "Hiten" . НАСА .
  12. ^ Шванингер, Артур Дж. (1963). Траектории в пространстве Земля-Луна с симметричными свойствами свободного возврата (PDF) . Техническая записка D-1833. Хантсвилл, Алабама: НАСА / Центр космических полетов им . Маршалла .
  13. ↑ Mansfield, Cheryl L. (18 мая 2017 г.). «Аполлон 10» . НАСА .
  14. ^ "АПОЛЛОН 12" . history.nasa.gov .
  15. ^ Пути к Луне (PDF) (Отчет). п. 93.
  16. ^ «Запустить Windows Essay» . history.nasa.gov .
  17. ↑ Анри Пуанкаре , Les Méthodes Nouvelles de Mécanique Céleste , Париж, Gauthier-Villars et fils, 1892-99.
  18. ^ Виктор Себехий , Теория орбит, ограниченная задача трех тел , Йельский университет, Academic Press, 1967.

 В эту статью включены материалы, являющиеся  общественным достоянием, с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .