Низкоэнергетический переход или низкоэнергетическая траектория — это маршрут в космосе , который позволяет космическому кораблю менять орбиты, используя значительно меньше топлива, чем традиционные переходы. [1] [2] Эти маршруты работают в системе Земля — Луна , а также в других системах, например, между лунами Юпитера . Недостатком таких траекторий является то, что они занимают больше времени, чем переходы с более высокой энергией (больше топлива), такие как орбиты перехода Хохмана .
Низкоэнергетические переходы также известны как траектории слабой границы устойчивости и включают в себя баллистические траектории захвата .
Низкоэнергетические передачи следуют по специальным путям в космосе, иногда называемым Межпланетной транспортной сетью . Следование по этим путям позволяет преодолевать большие расстояния с небольшим изменением скорости, или дельта-v .
Миссии, в которых использовались низкоэнергетические переходы, включают:
Текущие миссии, использующие низкоэнергетические передачи, включают:
Предлагаемые миссии с использованием низкоэнергетических передач включают в себя:
Низкоэнергетические переходы на Луну были впервые продемонстрированы в 1991 году японским космическим аппаратом Hiten , который был разработан для пролета мимо Луны, но не для выхода на орбиту. Субспутник Hagoromo был выпущен Hiten во время его первого пролета и, возможно, успешно вышел на лунную орбиту, но потерпел неудачу со связью.
Эдвард Белбруно и Джеймс Миллер из Лаборатории реактивного движения услышали о неудаче и помогли спасти миссию, разработав баллистическую траекторию захвата, которая позволила бы основному зонду Hiten самостоятельно выйти на лунную орбиту. Траектория, которую они разработали для Hiten, использовала теорию слабой границы устойчивости и требовала лишь небольшого возмущения эллиптической орбиты пролета, достаточно малого, чтобы быть достижимым двигателями космического корабля. [1] Этот курс привел бы к захвату зонда на временную лунную орбиту с использованием нулевой дельта-v , но потребовал бы пять месяцев вместо обычных трех дней для перехода Хохмана. [8]
От низкой околоземной орбиты до лунной орбиты экономия дельта-v приближается к 25% при сжигании, применяемом после выхода из низкой околоземной орбиты, по сравнению с ретроградным сжиганием, применяемым вблизи Луны при традиционном транслунном выводе , и позволяет удвоить полезную нагрузку. [9]
Роберт Фаркуар описал 9-дневный маршрут от низкой околоземной орбиты до захвата Луны, который занимает 3,5 км/с. [10] Маршруты Белбруно с низкой околоземной орбиты требуют 3,1 км/с для транслунного выведения, экономия дельта- v не более 0,4 км/с. Однако последний вариант не требует большого изменения дельта- v после выхода с низкой околоземной орбиты, что может иметь эксплуатационные преимущества при использовании верхней ступени с ограниченной возможностью перезапуска или выносливости на орбите, что потребует от космического корабля отдельной основной двигательной установки для захвата. [11]
Для сближения с марсианскими лунами экономия составляет 12% для Фобоса и 20% для Деймоса. Сближение выбрано потому, что стабильные псевдоорбиты вокруг марсианских лун не проводят много времени в пределах 10 км от поверхности. [12]
