קרן חקר החלל: Orbital Mechanics in Launch Campaigns

כל לוויין שמקיף את כדור הארץ, כל בדיקה שמבקרת בכוכב לכת אחר, וכל משימה מאוישת בתחנת החלל הבינלאומית מתחילה עם שיגור – וכל שיגור נשלט על ידי חוקי מכניקה לא-מחוק של מנגנוני חלל כמו נאס"א, סוכנות החלל האירופית (ESA), רוסקומוס, וחברות פרטיות כמו SpaceX משקיעות משאבים עצומים להבנתם ויישום עקרונות פיזיים מופשטים, מסלול מסלול מדעי זה אינו יכול להיות משוואות תעשייתיות, כאשר כלי רכב בלתי-מסלולו של כלי רכב, כאשר הם יכולים להגיע למול לוחמתים, כאשר הם יכולים להפעיל את המנגנונים משפטיים, כאשר כלי רכב מישוררים, ללא אמצעי לחימה, כאשר כלי רכב מישורים, ללא צורך, ללא צורך, עם מערכת ההפעלה, עם מערכת ההפעלה הדליים, כאשר כלי רכב מישוררים, עם מערכת ההפעלה הדליים, עם מערכת ההפעלה הדליים, עם מערכת ההפעלה הבין-מערכת ההפעלה, ללא צורך, עם מערכת ההפעלה הבין-מערכת ההפעלה, עם מערכת-מערכת ההפעלה הדליים, עם מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-מערכת ההפעלה הלוויינים, ללא צורך להפעיל את מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-

הצלחתו של כל משימה לווינית תלויה במציאת מכניקה המקיפה בכל שלב: בחירת חלון השיגור, בעיצוב המסלול, ביצוע ההסגרה למסלולית, וביצוע כל התאמות הכרחיות.כל החלטה נושאת משקל משמעותי, כמחשבה שגויה של כמה מעלות או שניות יכול להיות ההבדל בין לוויין שפועל ללא פגם במשך עשרות שנים וכשל של מיליוני דולרים לתוך המנגנונים המטבוליים האלה, כיצד מערכות חלל קריטיות ומעבדות, כדי לבצע את האתגרים הקריטיים של מנגנונים קריטיים, כדי לבצע את המנגנונים קריטיים של לוויינים, כדי לבצע את המנגנונים קריטיים ביותר, כדי לבצע את המנגנונים קריטיים ומעבדה, כדי לבצע את המנגנונים של מנגנונים קריטיים ביותר, כדי לבצע את המנגנונים של מנגנונים קריטיים ביותר, כדי לבצע את המנגנונים קריטיים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים קריטיים של לוויינים, כדי לבצע מנגנונים קריטיים, כדי לבצע מנגנונים קריטיים, כדי לבצע את המנגנונים קריטיים של מנגנונים קריטיים של מנגנונים קריטיים של לוויינים, כדי לבצע מנגנונים קריטיים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים קריטיים, כדי לבצע את המנגנונים קריטיים, כדי לבצע את ה

מה זה Orbital Mechanics?

מכניקת אורביטל, הידועה גם כמכניקה שמימית או אסטרודינמיקה, היא ענף הפיזיקה המתאר את תנועת האובייקטים בחלל תחת השפעת כוחות הכבידה.בבסיסה הם חוקי התנועה של אייזק ניוטון והחוק שלו של הכבידה האוניברסלית, אשר יחד מגדירה כיצד לוויינים, כוכבי לכת וגופים אחרים אינטראקציה.המשוואה הבסיסית עבור שתי תנועות גוף - FLT:0 = G(m12) / Fir) כמעט לכל צורות תנועה אחת, כמעט, כמעט, כמעט, כלומר, כמעט, כלומר, כלומר, כמעט, כמעט, תחת פני כדור הארץ, כלומר, כמעט, כלומר, כלומר, כמעט, כמעט, כמעט, כלומר, לצורות קטנות יותר, לצורות של כדור הארץ, לצורות קטנות יותר, לצורות של מעבר לכל אורך, לצורות קטנות יותר, לצורות של מערכת יחסים פשוטות יותר, לצורות של מערכת יחסים פשוטות יותר, לצורות של מערכת יחסים.

עם זאת, מכניקת עולם אמת היא הרבה יותר מורכבת מאשר הבעיה של שני גוף אידיאלי. פרעומים מן הכובד של כדור הארץ, גרור אטמוספרי בגובה נמוך, המשיכה הכבידה של הירח והשמש, ולחץ קרינה השמש כל השפעה על מסלול של לווייני וסוכנויות חלל חייב לקחת בחשבון עבור כוחות מטרידים אלה בתכנון שלהם, לעתים קרובות ביצוע סימולציה מספרית שמשלבבת מיליוני מצבים מדויקים, כי הם לשלב את המשתנים הראשונים של המאה ה ⁇ , מאז ⁇ , אשר נדרשים.

אחד המושגים החשובים ביותר במכניקה המקיפה הוא ה-FLT:0vis-viva משוואה משוואה: 1 (FLT) המתייחס למהירות של חללית למרחק המקיפים שלה ואת פרמטר הכבידה של הגוף המרכזי.משוואה זו משמשת לחישוב דלה-v (שינוי במהירות) הנדרש עבור מסלול דלק מסוים, כגון העלאת מסלול או העברה ליעד אחר.

עקרונות מרכזיים בתכנון שיגורים

תכנון קמפיין שיגור לווייני כרוך במספר שלבים תלותיים בין-תחומיים, כל אחד מהם נשלט על ידי מכניקה של מסלול.העקרונות הבאים הם מרכזיים בתהליך.

חלון שיגור חלון

חלון השיגור – התקופה הספציפית שבה יכול שיגור טילים להגיע למסלול היעד שלו – נקבע על ידי תנועת הסיבוב של כדור הארץ והתוואי של היעד המיועד של הלוויין.עבור לוויין המיועד למסלול מסוים, כגון מסלול סנכרון שמש או מסלול גיאוסטציונרי, אך החלון עשוי להיות צר מאוד, לעתים קרובות רק כמה דקות ביום.

חלונות ארוכים יותר קיימים למשימות שיכולות לקבל גמישות מסוימת בפרמטרים של המסלולים.לוויינים המיועדים למסלול כדור הארץ נמוך (LEO) ללא דרישה קפדנית על המטוס המקיפים יכולים לשגר מספר פעמים ביום.אבל עבור לווייני גיאוסטרציה, אשר חייבים בסופו של דבר במסלול קוהורי בגובה 35,786 ק"מ, חלונות שיגור הם לעתים קרובות מוגבלים לשתי תקופות יקרות ליום, כל שעה או פחות, בהתאם לאתר של עיכובים של חלון שעות.

עיצוב Trajectory

ברגע שחלון השיגור נבחר, מהנדסים מעצבים את המסלול של הטיל ילך ממעלית לשילוב מסלול מסלול זה הוא מסלול מעוצב בקפידה אשר מאזן יעילות דלק, עומסים מבניים, ומגבלות בטיחות.פרופיל האחוז האופייני לשיגור לווייני כרוך במעלית אנכית ואחריו תמרון על מנת להתחיל את מהירות הכבידה של הרקטות מזווית אופקית לצורה של זה הוא אופטימיזציה של טכניקות הרגעה (חומרה) ואבדן עקב אובדן אנרגיה (בטיחות) לאחר מכן) עקב גירוי ראייה כדי להתחיל שמירה על מהירות הכבידה של אנרגיה (חומרה).

(FLT:0Gravity TurnFLT:1 trajectories נפוצים בשקות מסלול, שבו הטיל בהדרגה מתכווץ על כך וקטורת הדחף שלה מיושר עם זווית נתיב הטיסה הרצויה.הטר האופטימלי תלוי ביחס של שלבים דחף למשקל, פרופיל צפיפות אטמוספרי מספק את מהירות נאס"א או מסלול היעד. במהלך השלב הראשון, הרקטות מטפסות דרך האווירה הרכה, שבו הוא לחץ גבוה יותר של מנוע אווירי, לאחר מכן, כמו גם לחץ אווירי לחץ גבוה יותר, כמו גם לחץ אווירי לחץ אווירי תיבות של מנועים מתקדמים, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם לאחר מכן, כמו גם מהירות גבוהה יותר, כמו גם מהירות גבוהה יותר, כמו גם מהירות גבוהה יותר, כמו גרורת לחץ אווירית גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם לחץ אווירית גבוהה יותר, כמו גם מהירות גבוהה יותר, כמו גם מהירות שיגור, ומהירות גבוהה יותר, כמו משאיות.

המונחים: Orbital הכנסion

הכנס האורביטל הוא האשפה הסופית שמציבה את הלוויין למסלולו המיועד.הנתיב היעד עשוי להיות מסלול כדור הארץ נמוך מעגלי, מסלול אלפטיטי מאוד, או מסלול העברה לגבהים גבוהים יותר.הדיוק של שריפת ההכנסה הזאת הוא קריטי; שגיאה קטנה במהירות או תזמון יכול לגרום ללווין להחמיץ את היעד שלו על ידי מאות קילומטרים.

משימות מתקדמות יותר עשויות להשתמש במסלולי העברה סופר-סינכרון, שבו האפוקליפסה גבוהה יותר מ- GEO כדי לאפשר מיקום מסלול מהיר יותר באמצעות זעזועים ירחיים או שמשיים.ה-FLT:0ApollomentFLT (ה-1) בשימוש מפורסם יותר במסלול המהיר המהיר, כמו גם שימוש במנועים חשמליים מסתמך יותר ויותר על מנגנונים מהירים, אשר הבטיחו כי החללית תקיף סביב הירח ותחזירו לכדור הארץ ללא צורך במנועים חשמליים.

עזרה ותיקון

מסייעות Gravity, הידוע גם בשם זבובים או נדנדה, הן טכניקה רבת עוצמה במכניקה המקיפה המשתמשת בשדה הכבידה של כוכב לכת או ירח לשנות את מהירות החללית מבלי לבזבז דחף. בעוד שרוב המשותף למשימות בין כוכביות, עוזרי הכבידה משמשים גם עבור כמה משימות לוויין כדור הארץ, כגון אלה הולכים במסלולים גבוהים או בריחה של כדור הארץ במהירות גבוהה, כלומר, שינויים מהירים של הגוף, כמו גם על ידי שינוי דרמטי של הגוף, או שינוי זה, הוא שינוי.

מעבר לעזרי הכבידה, תיקונים הם חלק מתמשך מחייה התפעוליים של לוויין.תיקון אורביטל באמצעות כוויות צריח קטנות לפצות על הפרעות ולשמור על עמדת הלוויין ביחס למסלול הקרקע שלה.עבור לווייניים גיאוסטיים, סחף של תחנת-תחנת-התחנה מבוצעים כל כמה שבועות כדי לשמור על הלוויין בתוך החריצים הארוכים שלו.

כיצד משפיעות מכניקה על פעילות שיגור

ההשפעה של מכניקת מסלול משתרעת הרבה מעבר להשקה עצמה; היא מעצבת את כל הקמפיין מחודשיים לפני ההמראה ועד שנים של פעולת לוויין.מסע שיגור הוא תזמורת מורכבת של ייצור, בדיקות, תחבורה, ותהליכי ספירה לאחור, כל הזמן סביב חלונות השיגור המחושב.כאשר חלון מפספס, הקמפיין כולו עשוי להיות מתעכב, המוביל להפחתה של השפעות על פעולות קרקעיות ותזמון.

לדוגמה, פעולת OrbiterFLT:0.10s Reconnaisance OrbiterFLT:1 הושקה בשנת 2005 בחלון שנפתח פעם כל 26 חודשים בשל ההיערכות היחסית של כדור הארץ ומאדים.המכניקה המקיפה של העברת כדור הארץ-מורדים דרשה שיגור החללית בתוך כמה שבועות של החלון האופטימלי כדי למנוע צריכת דלק מופרזת, ה-RLT2:2 חלל 3.

(הפעלת קמפיינים עבור קבוצות כוכבים - כגון Starlink או OneWeb של SpaceX - גם מסתמכת במידה רבה על תכנון מכניקה מקיפים.מערכות אלה דורשות לוויינים מרובים להיות ממוקמים במטוסים וגבהים ספציפיים כדי לספק כיסוי עולמי. שיגור יחיד יכול לשאת עשרות לווינים, שכל אחד מהם חייב להיות שוחרר בדיוק במרווחי זמן כדי להפיץ אותם אפילו לאורך המסלול.

תגית: Geostationary Satellites

מסלול Geostationary (GEO) הוא אחד האזורים החשובים ביותר בתחום החלל, אירוח לווייני תקשורת, לווייני מזג אוויר ומערכות התראה מוקדמת.ליצור לוויין לתוך GEO דורש סדרה של תמרונים קוהרנטיים מתוכננים בקפידה באמצעות הבעיה הדו-גופית ו- Hohliphmann להעביר עקרונות.פרופיל השיגור הטיפוסי מתחיל עם כניסה למסלול חניה נמוך של כדור הארץ בסביבות 200 ק"מ שלב לאחר מכן לשלוח שדרת ג'י (GTO) לאורכו של 35 ק"מסלולארי (GTO הוא מסלול שידור ג'י) עם מסלול שיגור טיפוסי מתחיל עם מסלול חניה של 35 ק"מ של שטח של שטח של שטח של שטח של שטח חניה ג'י של שטח של שטח של שטח של שטח של שטח של 35 ק"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ (GTO, הוא מתחיל עם מסלול חניה ג'י) הוא מסלול חניה ג'י) בגובה 35 ק"מ-GTO, עם מסלול שיגור טיפוסי מתחיל עם מסלול חניה ג'י, 000 ק"מ בגובה 35 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000 ק"מ, 000

באפוקליפסה, מערכת ההנעה של הלוויין עצמה יורה כדי לעגל את המסלול.השרוף הזאת חייבת להתבצע ברגע המדויק שבו הלוויין נמצא מעל קו המשווה, והדלה-v הנדרש הוא בדרך כלל סביב 1,500 עד 2,000 מ'/s, בהתאם לביצוע השיגור.התהליך כולו נשלט על ידי החוק השלישי של קפלר, המתייחס לתקופה המקיפה של כ-2,000 ק"מ עד לגובה של 35 שעות ביממה אחת, יש צורך ב- 464 שעות של 2.

טכניקות מתקדמות כגון:0. [ ⁇ ] כוח הכבידה מסייעות ל- TESSIRLT:1 [ה] יכול להפחית את הדלק הנדרש ל- GEO הכנסה. לדוגמה, הפונקציה FLT:2 NASA's TESSIRLT 3 של נאס"א, השתמש במעבורת ירח כדי לסייע לה להגיע למסלול כדור הארץ גבוה יותר, בעוד שלא רק לוויין GEO, הטכניקות ממחישות כיצד ניתן ליישם באופן יצירתי כדי להשיג משימות תורמיות נמוכה יותר מאשר שבועות של מעבר לחשמל.

מחקר: Polar and Sun-Synchronous Orbits

מסלולים הקוטביים, שבו הלוויין עובר על הקוטבים של כדור הארץ, הם חיוניים להתבוננות כדור הארץ, סיור, ניטור האקלים. סוג מסוים של מסלול הקוטב, מסלול השמש (SSO), משתמש בנטייה המשווה של כדור הארץ (J2 perturbation) כדי לגרום למטוס המקיפים לגבהים של כדור הארץ סביב גובה זה בדרך כלל על פני גובה של 900 ק"מ קבוע של כדור הארץ, אשר בדרך כלל יש צורך ב-ידי SSO, על פני גובה הדמיה קבוע של 1 מגובה של 1 מ-160 ק"מ-ידי SSO, על פני השטח, אשר בדרך כלל, על פני גובה זהה של גובה זה הוא קבוע של גובה זה בדרך כלל, על פני גובה זה הוא על פני גובה זה הוא על פני השטח של 195 ק"מ-ידי S2 טרמפטון קבוע של 195 ק"מ גובה זהה של 195 ק"מ על פני השטח של 195 ק"מ אורך זמן קבוע, על פני גובה זה הוא בדרך כלל על פני שטח קבוע, על פני השטח של 195 אורך קבוע של 195 אורך זמן קבוע של גובה זה, על פני שטח זה הוא בדרך כלל, על פני שטח זה הוא בדרך כלל, על פני השטח של 195 ק"מ אורך של 195 ק"מ

תכנון שיגור ל-SSO כרוך בבחירת הזמן הנכון של יום ההשקה כך שהמטוס הראשוני של המסלול מתאים למצב השמש הסינכרון הרצוי, שיגור חלונות עבור SSO הם לעתים קרובות רק כמה דקות ארוכות להתרחש פעמיים ביום - פעם עבור הצומת המעלה, ולאחר מכן עבור הסגירה העולה על פני מחזורי ה-STARLT:0LandsatFLT:1 של סדרת לווייניים, למשל, יש לעקוב אחר מחזור חיים איטי של גרורתי.

ביקורת: Lagrange Point Missions

[הנקודות] הן עמדות בחלל שבו כוחות הכבידה של שני גופים גדולים (למשל, כדור הארץ והשמש) וכוח הצנטריפוגה על איזון גוף קטן יותר זה את זה, המאפשר לוויין לשמור על עמדה קבועה יחסית לשני הגופים עם מינימום של תחזוקת תחנה, אך נקודת ה-Sand-Earth L2 הפכה למקום מועדף עבור טלסקופים, כי היא מציעה סביבה תרמית יציבה ובלתי מובנים של עמדות חלליות, אך ורק על ידי טלסקופ החלל החדש, הוא מציע את שלושת קווי הרוחב"מסלולאריים.

סוכנויות תכנון נקודת ציון Lagrange חייב לתכנן מסלול העברה מכדור הארץ למסלול ההילה הרצויה.הטרקים האלה משתמשים לעתים קרובות סדרה של תיקונים באמצע הדרך ועשויים להשתמש בסיוע כוח הכבידה הירח, כפי שנעשה עבור מסלול FLT:0ESA של גאיהFLT 1 של נאס"א ל-L2 הם בדרך כלל קצרים ופותחים על פני כדור הארץ ופותחים את עמדותיהם של כמה מטרים, אך ורק לאחר מכן יש צורך של 2 חודשים של משימות אל תוך כדי מקיפים, אך ורק לאחר מכן, יש צורך, אך ורק לאחר מכן, על פני השטח השני של 2.

מסקנה

מכניקת אורביטל אינה רק משמעת תיאורטית; היא ערכת הכלים המעשית שמאפשרת לסוכנויות חלל להפוך קמפיינים לשיגור שאפתניים למשימות מוצלחות.מבחירה בחלון השיגור האופטימלי לתכנון מסלולים יעילים, ביצוע התערבויות מסלוליות מדויקות, וביצוע תמרונים תקינים, כל צעד במסע של לוויין מכדור הארץ למסלולו הסופי נשלט על ידי אותה פיזיקה יסודית שטוקיוטון וקפאר תיארו לפני מאות שנים את ההתרחבות המסחרית, כל מסילות החלל המתוכות לכיוון פני כדור הארץ, ויישומים מתוחכמות יותר ויותר, ויישומים של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת של מקיפים ומעקביות ויישומים מכוכבי הלכת של כוכבי הלכת, וסביבות של כוכבי הלכת, וסביבות של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת, וסביבות של כוכבי הלכת, וסביבות של כוכבי הלכת, וסביבות של מאדים, על פני כדור הארץ למסלולם של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת סביב פני כדור הארץ למסלול הסופי שלה, על פני כדור הארץ למסלולם של כוכבי הלכת המתבססות וסביבותיה הירחיים וכדור הארץ למסלולו הסופי שלה, על פני כדור הארץ למסלולו של מערכות החלל המתפשטות יותר ויותר על פני כדור הארץ למסלולם של כוכבי הלכת של כוכבי הלכת המתפשטות וכדור הארץ למסלולו של כוכבי

ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, שיטות חישוביות חדשות – כולל למידת מכונה לאופטימיזציה של מסלולים והדרכה אוטונומית בזמן אמת - הבטחה להפוך את מסעות שיגור קמפיינים יעילים יותר ונינוחים יותר, אך עקרונות הליבה של מכניקת מסלול נשארים ללא שינוי, וכל מהנדס אווירי שאפתני חייב לשלוט בהם.אם שיגור מחשבי מחשב זעירים לתוך מסלול כדור הארץ נמוך או שליחת טלסקופ הדגל לנקודת Lagrange, חוקי התנועה בחלל הם הכרחיים כדי לפתח את הטכניקות אבטחה פרטיות, להמשיך להפעיל את מערכות ההפעלה, וליישם את מערכות ההפעלה, וליישם את מערכות ההפעלה, ולקיים את מערכות ההפעלה הפרטיות, ולקיים את מערכות ההפעלה, ולקיים את מערכות ההפעלה, ולקיים את מערכות ההפעלה, ולקיים את מערכות ההפעלה, כדי להמשיך את מערכות ההפעלה, כדי להמשיך את מערכות ההפעלה הפרטיות של מוסדות הניווט פרטיות אלה.

(ב) לקריאה נוספת על מכניקת מסלול וקמפיינים שיגור, ראה:0NASA של מכניקה אורביטאל (Obital Mechanics Basics Basics FLT:1), The FLT:2ESA's Orbital Mechanics ReviewFLT 3: ו-FLT:4Wikipedia כניסה על מכניקת נתיבים:5 לפרטים טכניים עמוקים יותר.