stringtranslate.com

Гало-орбита

Гало-орбита
Траектория SOHO , гало-орбита вокруг точки L 1 Солнце-Земля.
   Земля  ·    СОХО
Полярный вид точек Лагранжа Солнца-Земли . Гало-орбиты вращаются вокруг L 1 , L 2 или L 3 (орбиты не показаны на схеме).

Гало -орбита — это периодическая трехмерная орбита , связанная с одной из точек Лагранжа L 1 , L 2 или L 3 в задаче трех тел орбитальной механики . Хотя точка Лагранжа — это всего лишь точка в пустом пространстве, ее особенностью является то, что вокруг нее можно вращаться по орбите Лиссажу или по гало-орбите. Их можно рассматривать как результат взаимодействия гравитационного притяжения двух планетарных тел и Кориолиса и центробежной силы, действующей на космический корабль. Гало-орбиты существуют в любой системе трех тел, например, в спутниковой системе Солнце - Земля или в спутниковой системе Земля- Луна . В каждой точке Лагранжа существуют непрерывные «семейства» как северных, так и южных галоорбит. Поскольку гало-орбиты, как правило, нестабильны, для удержания спутника на орбите может потребоваться удержание станции с использованием двигателей.

Большинство спутников на гало-орбите служат научным целям, например, космические телескопы .

Определение и история

Роберт В. Фаркуар впервые использовал название «гало» в 1966 году для орбит вокруг L 2 , которые выполнялись периодически с помощью двигателей. [1] Фаркуар выступал за использование космического корабля на такой орбите за Луной (Земля-Луна L 2 ) в качестве ретрансляционной станции связи для миссии Аполлона на обратную сторону Луны . Космический корабль на такой орбите будет постоянно находиться в поле зрения как Земли, так и обратной стороны Луны, тогда как орбита Лиссажу иногда заставит космический корабль идти за Луной. В итоге для «Аполлона» не был запущен ни один спутник-ретранслятор, поскольку все посадки происходили на обратной стороне Луны. [2]

В 1973 году Фаркуар и Ахмед Камель обнаружили, что, когда амплитуда орбиты Лиссажу в плоскости будет достаточно большой, появится соответствующая внеплоскостная амплитуда с тем же периодом, поэтому орбита перестала быть орбитой Лиссажу и стала примерно эллипс. Они использовали аналитические выражения для представления этих гало-орбит; в 1984 году Кэтлин Хауэлл показала, что более точные траектории можно рассчитать численно. Кроме того, она обнаружила, что для большинства значений соотношения масс двух тел (таких как Земля и Луна) существует диапазон стабильных орбит. [3]

Первой миссией, использовавшей гало-орбиту, был ISEE-3 , совместный космический корабль ЕКА и НАСА , запущенный в 1978 году. Он отправился в точку L 1 Солнце-Земля и оставался там в течение нескольких лет. Следующей миссией, в которой использовалась гало-орбита, была Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO), также совместная миссия ЕКА и НАСА по изучению Солнца, которая прибыла к Солнцу-Земле L 1 в 1996 году. Она использовала орбиту, аналогичную ISEE-3. [4] Хотя с тех пор несколько других миссий путешествовали к точкам Лагранжа, они (например, астрометрическая космическая обсерватория Гайя ) ​​обычно использовали соответствующие непериодические вариации, называемые орбитами Лиссажу , а не реальную гало-орбиту.

Хотя гало-орбиты были хорошо известны в RTBP (ограниченной задаче трех тел), получить гало-орбиты для реальной системы Земля-Луна было сложно. В конце 90-х годов М. А. Андреу впервые смог рассчитать такие транслунные орбиты Гало. Для достижения этой цели пришлось ввести новую модель движения космического корабля в системе Земля-Луна-Солнце, получившую название «Квазибициклическая задача» (QBCP). [5]

В мае 2018 года первоначальная идея Фаркуара была наконец реализована, когда Китай вывел первый спутник ретрансляции связи Queqiao на гало-орбиту вокруг точки L 2 Земля-Луна . [6] 3 января 2019 года космический корабль «Чанъэ-4» приземлился в кратере Фон Карман на обратной стороне Луны, используя спутник-ретранслятор «Кюэцяо» для связи с Землей. [7] [8]

Космический телескоп Джеймса Уэбба вышел на гало-орбиту вокруг точки L 2 Солнце-Земля 24 января 2022 года. [9] Евклид вышел на аналогичную орбиту вокруг этой точки в августе 2023 года.

Индийское космическое агентство ISRO запустило Aditya-L1 для изучения Солнца с гало-орбиты вокруг точки L1 . [10] 6 января 2024 года космический корабль Адитья-L1 , первая индийская солнечная миссия, успешно вышел на свою последнюю орбиту с периодом около 180 дней вокруг первой точки Лагранжа Солнца-Земли (L1), примерно в 1,5 миллионах километров от Земли . [11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Роберт Фаркуар (1966). «Удержание станций вблизи коллинеарных точек либрации с применением к задаче лунной связи». Серия AAS Science and Technology: Симпозиум специалистов по механике космических полетов . 11 : 519–535., см. Фаркуар, Р.В.: «Контроль и использование спутников с точкой либрации», доктор философии. Диссертация, кафедра аэронавтики и астронавтики, Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния, 1968, стр. 103, 107–108.
  2. ^ Шмид, PE (1 июня 1968 г.). «Лунные спутники связи обратной стороны». НАСА , Центр космических полетов имени Годдарда . Проверено 16 июля 2008 г.
  3. ^ Хауэлл, Кэтлин С. (1984). «Трехмерные периодические гало-орбиты». Небесная механика . 32 (1): 53–71. Бибкод : 1984CeMec..32...53H. дои : 10.1007/BF01358403. S2CID  189831091.
  4. ^ Данэм, Д.В.; Фаркуар, RW (2003). «Миссии Точки либрации, 1978–2002 гг.». Орбиты точек либрации и их приложения . стр. 45–73. дои : 10.1142/9789812704849_0003. ISBN 978-981-238-363-1.
  5. ^ Андреу, Массачусетс (1998). Квазибициркулярная задача. Кандидатская диссертация, кафедра прикладной математики и анализа, Университет Барселоны. Публикации Университета Барселоны. ISBN 84-475-2319-5.
  6. ↑ Сюй, Луюань (15 июня 2018 г.). «Как китайский лунный спутник-ретранслятор вышел на свою последнюю орбиту». Планетарное общество . Это первый в истории спутник-ретранслятор Луны, расположенный в этом месте.
  7. ↑ Джонс, Эндрю (5 декабря 2018 г.). «Китай 7 декабря запустит миссию по высадке на обратной стороне Луны «Чанъэ-4»» . gbtimes.com . Архивировано из оригинала 15 апреля 2019 года.
  8. ↑ Джонс, Эндрю (3 января 2019 г.). «Чанъэ-4 возвращает первые изображения с обратной стороны Луны после исторической посадки» . SpaceNews.com . Проверено 8 января 2019 г.
  9. ↑ Рулетка, Джоуи (24 января 2022 г.). «После путешествия в миллион миль телескоп Джеймса Уэбба достигает пункта назначения. Безопасное прибытие телескопа является облегчением для ученых, которые планируют провести следующие 10 или более лет, используя его для изучения древних галактик» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 24 января 2022 года . Проверено 24 января 2022 г.
  10. ^ «После Чандраяана-3 ISRO готовится к миссии ADITYA-L1 на Солнце. Главное, что нужно знать» . Экономические времена . 24 июля 2023 г. Проверено 24 июля 2023 г.
  11. ^ «Вывод Адитьи-L1 на гало-орбиту успешно завершен». www.isro.gov.in. _ Проверено 6 января 2024 г.

Внешние ссылки