Uydular Dünya gezegenin çekimsel çekme ve kendi ileri hızları arasında hassas bir dengeyi sürdürüyor, ancak yörüngeleri uzayın hız ve yönünü değiştirmek için sık sık sık yörüngeleri ayarlamalı, görev planlamaları ve uzun vadeli sürdürülebilirlik için son vermelidir.

Orbital Mekaniklerin Temelleri

Mekanik etkilerini keşfetmeden önce, uydu hareketini yöneten temel ilkeleri hatırla. Bir yörünge, yörüngede kalmak için gereken bir yörüngedir, bir çemberdeki uydu hareketine tam olarak eşit olarak eşitlenen kütleçekimsel kuvvete göre, bu hız, Dünya ile uzay arasındaki kütleleri ve mesafeye bağlıdır.

Gerçekte, yörüngeler nadiren mükemmel çevrelerdir. Kepler'in yasaları, Dünya ile tek bir odakta elipik yörüngeleri tanımlar - bu, bir delta-v (345v) Bu motordaki parametrelerin şekli ve büyüklüğü, eğim ve periferik eksen, eksantriklik, eğim ve tartışması, bu parametrelerdeki herhangi bir değişiklik uydunun hız vektöründe bir değişiklik gerektirir - bu, bir delta-v (345v).

yörüngede bir uydunun toplam enerjisi (özellikle yörünge enerjisi) dış güçlerin yokluğunda süreklidir. Thrust, enerjiyi ekleyen veya kaldıran dışsal bir kuvvettir, böylece yörüngeyi yükseltip boyutlandırmanın boyutunu belirler.

Thrust'ın Değişen Orbitlarda Rolü

Thrust, uydunun hız vektörüne göre farklı yönlerde uygulanabilir bir perturbing güç olarak hareket eder.En yaygın manevralar hız vektörü (prograd) veya tam tersi (retrograd) ile yörüngesel düzlem veya eksantrikite değişiklikleri içerir.

Altitude Changes Changes

Prograd yönde itme uydunun hızını arttırır ve böylece yörünge enerjisini daha yüksek bir yüksekliğe taşımaya neden olur. Conversely, retrograd itme hızı ve enerji azaltır, yörüngeyi azaltır. Bu manevralar, bir iki-impulse yöntemi ile dairesel yörüngeler arasında hareket etmek için. Örneğin, düşük Dünya yörüngesinde bir uydu (LEO) geostationary transfer yörüngeye aktarılabilir (GTO)

Altitude değişiklikleri deşifre için kritiktir. Bir uydunun hayatının sonunda, atmosferik sürüklenme sonunda yeniden etkinleştirilmeye neden olur.Çok düşük yörüngelerde uydular için, küçük itme ayarlamaları bile önemli ölçüde kısa olabilir.

Orbit Şekil ve Ecsanity

Bir uydunun yörüngesi dairesel veya eliptik olabilir.Eksantrikliği değiştirmek belirli noktalarda uygulanan itme gerektirir. Örneğin, perigee'de bir prograd yakılır veya perigee'yi daha iyi bir şekilde ayarlar.Bu manevralar, diğer uzay uzaylardan farklı mesafelerde de yörüngelere uyması gereken görevler için gereklidir.

Orbital Inclination Changes

eğimi değiştirmek - yörüngesel uçağın eğimli eğimli eğimli eğimin eğimi - en delta-v pahalı manevralardan biridir. Thrust, yüksek çözünürlükte veya dizginlemek için genellikle pahalı ayarlamalara kadar girişmelidir.Ancak, bazı derecelerin bir uçağının değiştirilmesi, yol açmaz gibi, eğimli yükleyici ile uyumlu olması gerekir. Uydular genellikle yüksek çözünürlükte doğrudan istenen eğimli eğimlere girişmelidir.

İstasyon - Keeping ve Drag Compensation

Birçok uydu, özellikle de geostationary yörüngede olanlar, bu güçleri harekete geçirmek için sabit bir pozisyon sağlamalıdır. Ay ve Sun'dan çekimler, Dünya'nın oblateness'i artırmak için kullanılan, küçük, periyodik itkiler için bu güçleri karşı koymak için sabit bir pozisyon sağlamalıdır. Benzer şekilde, düşük Dünya'daki uydular, yüksek yörüngede yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Propulsion Systems ve onların Orbital Etkileri

Farklı iter teknolojileri, çeşitli itme seviyeleri, özel dürtü (Isp) ve görev uygunluğu sağlar. Propulsion system seçimi doğrudan bir uydunun yörünge manevralarını nasıl gerçekleştirebileceğini etkiler.

  • [FONT:0]Chemical Pushers[[Döncükler) - Bunlar, yörüngede bulunan, apoge (örneğin, ikiyüzlü motorlar) ve biyopropellant motorlar için yüksek iter (daha az sayıda yeni) teslim eder.
  • [FONT=0)Elektrikli Makineler [Döneticiler) - Elektrikli tahrik, Hall- effect iters ve iyon itpresleri gibi, uzun süre boyunca yakıt ve manevralar için elektrik gücünü kullanır. Thrust düşük (millinewtonlar) kuzey-outh istasyonu için çok verimli bir şekilde kullanır.
  • [FONT:0]Ion iterleri [Döneticileri] [Döneticileri] – Bir alt üst bölme, güçlendiriciler, yüksek oranda iyonik görevleri hızlandırarak bile daha yüksek Isp’ler, ion Pushers’in Dawn misyonu, Vesta ve Ceres'e seyahat etmek için iyon itti, geçici seyahat etme yeteneklerini göstermek için.
  • [FONT:0)Hall- effect pushers[[Dönetici: 1 ) – Farklı bir ivme mekanizmasıyla Hall itenler daha yüksek itenk yoğunluğu üretir ve SpaceX kullanımı Hall- effects Pushers gibi ticari uydularda yaygın olarak kullanılır.
  • [FONT:0]Cold gaz iterleri [Döntgenler: Basit ve güvenilir, soğuk gaz sistemleri baskılı gaz (örneğin, azot) küçük itmeler üretmek için baskı kontrolü ve küçük yörünge düzeltmeleri için kullanılırlar, ancak düşük Isp ve sınırlı delta-v yeteneğine sahiptir.
  • [FONT:0]Resistojets ve arkjets[Döntgen: 1) Bu elektrotermal iter ısıtıcı elektriksel olarak soğuk gaz ve kimyasal iterler arasında Isp teklif etmek, bazen daha eski uydularda sabit tutmak için kullanılır.

Bir tahrik sisteminin seçimi görev gereksinimlerine bağlıdır: hızlı manevralar kimyasal iter talep eder, verimlilik ve uzun yaşam hem de elektrikli tahrike karşı birleşir. Bazı uzay aracı her ikisini birleştirir - büyük yanlar ve elektrikli itkiler için büyük bir itkir.

Pratik Orbital Maneuvers using Thrust

Thrust, uydu misyonlarına kritik olan bir dizi operasyon sağlar. Aşağıda bazı yaygın örnekler vardır.

Orbit

Başlangıçta, bir uydu genellikle bir park yörüngesine ya da transfer yörüngesine serbest bırakılır. Daha sonra son derece yüksekliğe doğru bir şekilde uzanmalıdır.For geostationary uydus, process often include multiple yanıps: a perigee to GEO tall, takip apogee and reduce eğilimler.TheurFLT:0)Uluslararası Uzay İstasyonu)

Tartışma:

Iridium ve Starlink gibi büyük uydu takımyıldızları, aynı yörüngede uydular arasında hassas bir şekilde müdahale gerektirir. Thrust her uydunun gerçek anomaly (solda) ayarlandığında veya arkadan yanılır veya diğerlerine göre uyduyu geciktirir, istenen fasing elde etmek için kullanılır.

Collision Kaçınma

Artan uzay enkazı ile, uydular bazen çarpışmadan kaçınma manevralarını sağlamalıdır (CAMs). Bunlar genellikle ikinci olarak on santimetreden kaçınmak için yörüngeyi biraz daha yükseltiyor, ancak kesin zamanlama çok önemlidir.

Deorbiting ve End-of-Life Disposal

Uzayı azaltmak için, uydular hayatlarının sonunda çürük olmalıdır. LEO uyduları için, aktif uzay aracına müdahale etmeyecekleri son derece düşük.(Döneticileri 25 yıl içinde yeniden ayarlamaları önerilir) GEO uyduları için, bir yanık, aktif bir uzay aracına müdahale etmeyecekleri yerde bir mezar yörüngeye doğru bir şekilde yükselir.

Sınırlar ve Yakıtlar

Her itika manevrası pervanant tüketiyor ve bir uydunun miktarı kitlesel ve maliyetle sınırlı. roket denklemi (Tsiolkovsky denklemi), delta-v achievable'nın belirli bir dürtüye ve doğal bir sabit kütleye oranına göre orantılı olduğunu gösteriyor (bu, büyük bir delta-v'ye ulaşmak için, bir uydu, yüksek tahrikli olarak büyük bir kısmını taşımak veya yüksek tahrik sistemi kullanmak zorundadır.

CubeSats gibi küçük uydular için, pervanant bütçe son derece sıkıdır. Genellikle soğuk gaz veya küçük elektrikli iter gibi kompakt tahrik sistemlerine güvenirler. Büyük uydular daha fazla esneklike sahiptir, ancak hala manevralarını en aza indirmek için optimize etmelidir. Misyon planlayıcılar, görevin her aşaması için gerekli olan delta-v'ı dikkatlice hesaplamak ve bu nedenle pervanant tankları bu şekilde tasarlar.

Önemli bir husus roket denkleminin tirajı: pervanant yakıldığı gibi, uydu daha hafif hale gelir, her bir sonraki daha verimli bir şekilde yanılır. Ancak, ekstra pervanantaj da ilk kütleyi artırır, bu da dezavantaj olabilir.Bu ticaret-off, farklı yörünge rejimleri için profaksiyon teknolojisini tercih eder.

Bir başka sınırlama, elektrikli iterler için mevcut olan güçtir. Güneş panelleri yeterli elektrik sağlamak için boyutlandırılmalıdır ve piller kayıt dönemleri için gerekli olabilir. Yüksek güç itkileri de yönetilmelidir.Bu kısıtlamalar, görev döngüsü ve elektrik tahrik sistemlerindeki yakma süresini etkiler.

Orbital Mekanikler için Propulsion Trendleri

Propulsion teknolojisindeki ilerlemeler, uyduların neler elde edebileceğini genişletmeye devam ediyor. Daha büyük verimlilik ve esneklikle yörüngeleri manipüle etme yeteneğimizi artırmak için ortaya çıkan birkaç trend.

  • [FONTP) [FONTP) - Nükleer reaktörün ısıtılması için nükleer bir reaktör kullanarak, VR yüksek itle 900 saniyeye kadar sunar.
  • [FONT:0)Solar elektrikli tahrik (SEP)) - Büyük seriler yüksek güç Hall itenleri yük misyonları ve yörünge transfer araçları için geliştirilmektedir. NASA'nın Power ve Propulsion Element for the Gateway Ay station uses SEP to maintain its orbit.
  • [FONT:0]Solar yelkenler [Dönler: 1 ) - Havalimanları, güneş ışığının sıkıştırılması için foton baskısını güneşten kullandı. Güç küçük olmasına rağmen, sürekli ve hiçbir yakıt gerektirmez. CubeSat, güneş denizci 2 gibi yörünge yükseltmeleri göstermiştir.
  • [FONT:0)Yeşil pervanantlar[Döneticiler[Dönetici:0))[Döneticiler[Döneticiler[Döneticiler))) - Geleneksel hipnozlar toksiktir ve LMP-103S (duygunda kullanılırlar.
  • [FONT:0]Electrodynamic tethers[[Döntgen: 1 ) – Uzun iletken tethers, Dünya’nın manyetik alanıyla, pervanant olmadan itme veya sürükleme üretmeden etkilenebilir. Bu konsept büyük yapıların yörüngesel manevrası için incelenir.

Bu yenilikler, gelecekteki uydu misyonlarının maliyetini azaltacak ve daha karmaşık yörünge operasyonlarına ve uzay ortamının daha iyi yönetimlerine olanak sağlayacak.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Thrust, uydu yörüngelerini değiştirmek ve korumak için temel araçtır. Bu ilkelerin kısa, güçlü bir şekilde kimyasal motordan veya nazik bir şekilde yakılması, bir elektrik itkisinden iten, itikat teknolojisi geliştikçe, uydulu mekanikleri hassas ve verimlilikle yönetme yeteneğimiz yalnızca gelişmiştir, uzay tabanlı servislerin ekosistemlerini genişletmeye ve keşiflere yardımcı olur.