Ay-ötesi enjeksiyon - Trans-lunar injection

Ay transferi, perspektif görünüm. TLI, Dünya'nın yakınındaki kırmızı noktada meydana gelir.

Bir ay-doğrultusuna giriş ( TYD ) bir olan itici manevra bir ayarlamak için kullanılan uzay aracının bir üzerinde yörünge o varmak neden olacaktır Ay .

Tarih

GRAIL-A Animasyon sitesindeki yörünge
  KASE-A  ·   Ay  ·   toprak
Chandrayaan-2 Animasyon sitesindeki yörünge
  Dünya  ·   Ay  ·   Çandrayaan-2
LRO yörüngesinin animasyonu
  Ay Keşif Yörünge Aracı  ·   Dünya  ·   Ay

İlk uzay sondası TYD oldu girişimi Sovyetler Birliği 'nin Luna 1 Ay etkisi için tasarlanmıştır, 2 Ocak 1959 tarihinde. Ancak yanma tam olarak planlandığı gibi gitmedi ve uzay aracı Ay'ı yarıçapının üç katından fazla kaçırdı ve güneş merkezli bir yörüngeye gönderildi. Luna 2 , aynı manevrayı 12 Eylül 1959'da daha doğru bir şekilde yaptı ve iki gün sonra Ay'a çarptı. Sovyetler bu başarıyı 1959 ve 1976 yılları arasında Ay'a seyahat eden 22 Luna görevi ve 5 Zond göreviyle tekrarladı .

Amerika Birleşik Devletleri , 26 Ocak 1962'de Ay'a ulaşamayan ilk ay çarpma girişimi Ranger 3'ü başlattı . Bunu, 23 Nisan 1962'de ABD'nin ilk başarısı olan Ranger 4 izledi . 1962'den 1973'e kadar, beş başarılı Surveyor yumuşak iniş aracı, beş Lunar Orbiter gözetleme sondası ve dokuz Apollo görevi de dahil olmak üzere, Ay'a 27 ABD görevi daha başlatıldı. Ay'a ilk insanları indiren.

TLI'yi gerçekleştiren ilk insan mürettebatı görevi, 21 Aralık 1968'de Apollo 8'di ve ekibini alçak dünya yörüngesinden ayrılan ilk insanlar yaptı .

Apollo ay misyonları için TLI, Satürn V roketinin S-IVB üçüncü aşamasında yeniden başlatılabilir J-2 motoru tarafından gerçekleştirildi . Bu özel TLI yanması yaklaşık 350 saniye sürdü ve hızda 3.05 ila 3.25 km/s (10.000 ila 10.600 ft/s) değişiklik sağladı ; bu noktada uzay aracı, göreli olarak yaklaşık 10.4 km/s (34150 ft/s) hızla seyahat ediyordu. Dünya. Apollo 8 TLI, Waikiki'nin güneyinde şafak öncesi gökyüzünde Hawaii Adaları'ndan muhteşem bir şekilde gözlendi, fotoğraflandı ve ertesi gün gazetelerde yayınlandı. 1969'da, Apollo 10 şafak öncesi TLI , Avustralya'nın Cloncurry kentinden görüldü . Uzay aracının yeşilimsi bir tonla parlak bir kuyruklu yıldız olarak görünmesiyle, sisli bir tepenin üzerinden gelen araba farlarına benzemesi olarak tanımlandı.

1990'da Japonya, Ay'ın yanından uçmak ve Hagoromo mikro uydusunu ay yörüngesine yerleştirmek için Hiten uydusunu kullanarak ilk ay görevini başlattı . Bunu takiben, 6 aylık aktarım süresine sahip yeni bir düşük delta-v TLI yöntemini keşfetti (Apollo için 3 güne kıyasla).

Hafif teknolojileri sergilemek için tasarlanan 1994 ABD Clementine uzay aracı, ay yörüngesine girmeden önce iki ara dünya uçuşu ile 3 haftalık bir TLI kullandı.

1997'de Asiasat-3 , bir fırlatma başarısızlığından sonra, Ay'ın etrafında iki kez alçak delta-v şeklinde savrulduğunda , Ay'ın etki alanına ulaşan ilk ticari uydu oldu. Ay yüzeyinin 6200 km yakınından geçti.

2003 ESA SMART-1 teknoloji gösterici uydusu, Ay'ın yörüngesindeki ilk Avrupa uydusu oldu. Jeostatik bir transfer yörüngesine (GTO) fırlatıldıktan sonra , tahrik için güneş enerjili iyon motorlarını kullandı. Son derece düşük delta-v TLI manevrasının bir sonucu olarak, uzay aracının ay yörüngesine ulaşması 13 aydan fazla ve istenen yörüngeye ulaşması 17 ay sürdü.

Çin, Chang'e 1 uzay aracını ay yörüngesine yerleştirerek ilk Ay görevini 2007'de başlattı . Ay'ın çevresine ulaşmak için apojesini yavaşça yükseltmek için birden fazla yanık kullandı.

Bunu 2008'de Hindistan izledi, Chandrayaan-1'i bir GTO'ya fırlattı ve Çin uzay aracı gibi bir dizi yanık üzerindeki zirvesini artırdı.

İsrail Havacılık ve Uzay Sanayii'nden yumuşak iniş yapan Beresheet , bu manevrayı 2019'da kullandı, ancak Ay'a çarptı.

2011'de NASA GRAIL uyduları, Ay'a giden, Güneş-Dünya L1 noktasından geçen ve 3 aydan fazla süren bir düşük delta-v rotası kullandı.

teori

Tipik ay transfer yörüngeleri , Hiten sondasında olduğu gibi bazı durumlarda düşük enerjili transferler kullanılmasına rağmen, Hohmann transferlerine yakındır . Dünya-Ay sistemi dışındaki kaynaklardan önemli ölçüde bozulma olmayan kısa süreli görevler için, hızlı bir Hohmann transferi tipik olarak daha pratiktir.

Bir uzay aracı, Dünya çevresindeki düşük dairesel bir park yörüngesinden ay transferini başlatmak için TLI gerçekleştirir . Genellikle bir kimyasal roket motoru tarafından gerçekleştirilen büyük TLI yanması , uzay aracının hızını arttırır, yörüngesini dairesel bir alçak Dünya yörüngesinden oldukça eksantrik bir yörüngeye değiştirir . Uzay aracı ay transfer yayında ilerlemeye başladığında, yörüngesi , Ay'ın yörüngesinin yarıçapına yakın bir apoje ile Dünya etrafındaki eliptik bir yörüngeye yaklaşır . TLI yanığı, Ay'ın Dünya çevresinde dönerken tam olarak hedeflenmesi için boyutlandırılmış ve zamanlanmıştır. Yanma zamanlanır, böylece uzay aracı Ay yaklaşırken apojeye yaklaşır. Son olarak, uzay aracı Ay'ın etki alanına girerek hiperbolik bir ay salınımı yapar.

ücretsiz iade

Ay çevresindeki serbest dönüş yörüngesinin taslağı (ölçeklendirilmemiş)

Bazı durumlarda, serbest bir dönüş yörüngesini hedefleyen bir TLI tasarlamak mümkündür , böylece uzay aracı Ay'ın etrafında dönecek ve daha fazla itici manevraya gerek kalmadan Dünya'ya dönecektir.

Bu tür ücretsiz dönüş yörüngeleri , uzay aracı ilk TLI yanmasından sonra "ücretsiz" olarak Dünya'ya döneceğinden, insanlı uzay uçuşu misyonlarına bir güvenlik marjı ekler . Apollos 8, 10 ve 11 ücretsiz bir dönüş yörüngesinde başlarken, sonraki görevler, aya ulaşmak için bir orta yol düzeltmesinin gerekli olduğu işlevsel olarak benzer bir hibrit yörünge kullandı.

modelleme

Sanatçının NASA'nın Ay-ötesi enjeksiyon yanığını gerçekleştiren Constellation yığını konsepti

Yamalı koniler

TLI hedeflemesi ve ay transferleri, çeşitli şekillerde yaklaşık olarak tahmin edilebilen n vücut probleminin özel bir uygulamasıdır . Ay transfer yörüngelerini keşfetmenin en basit yolu, yamalı konikler yöntemidir . Uzay aracının sadece klasik 2 vücut dinamiği altında hızlandığı ve Ay'ın etki alanına ulaşana kadar Dünya'nın hakimiyetinde olduğu varsayılmaktadır . Yamalı konik bir sistemdeki hareket, deterministiktir ve hesaplanması basittir, kendisini kaba görev tasarımı ve " zarfın arkası " çalışmaları için ödünç verir .

Kısıtlı dairesel üç gövde (RC3B)

Ancak daha gerçekçi olarak, uzay aracı birçok cisimden gelen yerçekimi kuvvetlerine tabidir. Uzay aracının ivmelenmesinde Dünya ve Ay'dan gelen yerçekimi baskındır ve uzay aracının kendi kütlesi kıyaslandığında ihmal edilebilir olduğundan, uzay aracının yörüngesi kısıtlı bir üç cisim problemi olarak daha iyi tahmin edilebilir . Bu model daha yakın bir yaklaşımdır ancak sayısal hesaplama gerektiren analitik bir çözümden yoksundur.

Daha fazla doğruluk

Daha detaylı simülasyon, Ay'ın gerçek yörünge hareketinin modellenmesini içerir; diğer astronomik cisimlerden gelen yerçekimi; Dünya'nın ve Ay'ın yerçekiminin düzensizliği ; güneş radyasyonu basıncı dahil ; ve benzeri. Böyle bir modelde uzay aracı hareketinin yayılması sayısal olarak yoğundur, ancak gerçek görev doğruluğu için gereklidir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Kamu malı Bu makale , Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi'nin web sitelerinden veya belgelerinden kamuya açık materyaller içermektedir  .