Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Аерозахоплення (англ. Aerocapture) — це маневр орбітального переходу, під час якого космічний корабель використовує силу аеродинамічного опору від одного прольоту через атмосферу планети, щоб уповільнити та досягти виходу на орбіту.
Аерозахоплення використовує атмосферу планети чи Місяця, щоб виконати швидкий маневр виведення на орбіту, майже без палива, щоб розмістити космічний корабель на його науковій орбіті. Маневр аерозахоплення починається, коли космічний корабель входить в атмосферу цільового тіла з міжпланетної траєкторії зближення. Аеродинамічний опір, який створюється під час опускання транспортного засобу в атмосферу, сповільнює космічний корабель. Після того, як космічний корабель уповільнюється достатньо, щоб бути захопленим планетою, він виходить з атмосфери та виконує невеликий пропульсивний запал на першому апоапсисі, щоб підняти периапсис за межі атмосфери. До встановлення початкової наукової орбіти можуть знадобитися додаткові невеликі опіки, щоб виправити помилки апоапсису та орбіти нахилу.
У порівнянні зі звичайним пропульсивним виведенням на орбіту, цей майже безпаливний метод уповільнення може значно зменшити масу міжпланетного космічного корабля, оскільки значну частку маси космічного корабля часто становить паливо, яке використовується для виведення на орбіту. Економія маси палива дозволяє додати до місії більше наукового обладнання або створити менший і менш дорогий космічний корабель, і, потенційно, меншу, менш дорогу ракету-носій.
Через аеродинамічний нагрів, який виникає під час проходження атмосфери, космічний корабель повинен бути упакований всередині аерооболонки (або розгорнутої системи входу) із системою теплового захисту. Транспортному засобу також потрібне автономне замкнуте наведення під час маневру, щоб дозволити апарату націлитися на потрібну орбіту захоплення та дати команду апарату вийти з атмосфери, коли достатньо енергії буде розсіяно. Забезпечення того, щоб апарат мав достатні повноваження керування, щоб запобігти проникненню космічного корабля надто глибоко в атмосферу або передчасному виходу з нього без розсіювання достатньої енергії, вимагає або використання підйомної аерооболонки, або системи модуляції лобового опору, яка може змінювати зону лобового опору транспортного засобу під час політ.
Було показано, що аерозахоплення можливе на Венері, Землі, Марсі та Титані з використанням існуючих вхідних апаратів і матеріалів системи теплового захисту. Донедавна транспортні засоби середнього L/D (підйомно-буксирного типу) вважалися необхідними для аерозахоплення на Урані та Нептуні через велику невизначеність у стані входу та профілях щільності атмосфери. Проте прогрес у міжпланетній навігації та методах наведення в атмосфері показав, що традиційні аероснаряди з низьким L/D, такі як Apollo, пропонують достатній контроль для аерозахоплення на Нептуні. Аерозахоплення на Юпітері та Сатурні вважається довгостроковою метою, оскільки їхні величезні гравітаційні колодязі призводять до дуже високих швидкостей входу та суворих аеротермічних умов, що робить аерозахоплення менш привабливим і, можливо, нездійсненним варіантом у цих пунктах призначення. Однак на Титані можна використовувати аерогравітаційну допомогу, щоб розмістити космічний корабель навколо Сатурна.
Коротка історія аерозахоплення
Аерозахоплення вивчалось для планетних місій з початку 1960-х років. Піонерська стаття Лондона про використання аеродинамічного маневрування для зміни площини супутника на орбіті Землі замість використання пропульсивного маневру вважається попередником концепції аерозахоплення. Концепцію аерозахоплення тоді називали аеродинамічним гальмуванням або «аерогальмуванням», і її досліджували Репік та ін. як потенційний метод виведення на орбіту для місій на Марс і Венеру. У сучасній термінології, аерогальмування відноситься до іншого маневру «aeroassist», і його не слід плутати з аерозахопленням. Стаття Круза 1979 року була першою, в якій було використано слово aerocapture, за якою послідувала серія досліджень, зосереджених на його застосуванні для повернення зразків з Марса (SR).
Наприкінці 1980-х років був задуманий експеримент Aeroassist Flight Experiment (AFE) з використанням корисного вантажу, що запускається з шаттла, для демонстрації аерозахоплення на Землі. Проєкт призвів до ряду важливих розробок, включаючи програмне забезпечення для наведення польотів, але врешті-решт був скасований через перевитрати коштів і ніколи не літав. Наприкінці 1990-х років аерозахоплення розглядалося для місії Mars Odyssey (тоді називалася Mars 2001 Surveyor), але пізніше від нього відмовилися на користь аерогальмування через економічні причини та спадщину з іншими місіями на Марс. На початку 2000-х років програма НАСА In-Space Propulsion Technology (ISPT) визначила аерозахоплення як сферу уваги. Багатоцентрова група аналізу систем аерозахоплення (ASAT) була створена в рамках цього проєкту для визначення еталонних місій аерозахоплення в різних пунктах призначення в Сонячній системі та виявлення будь-яких технологічних прогалин, які необхідно усунути перед впровадженням у проєкт польоту. Команда ASAT під керівництвом Мері Кей Локвуд з дослідницького центру НАСА Langley досить детально вивчила концепції місії аерозахоплення на Венеру, Марс, Титан і Нептун. З 2016 року відновився інтерес до аерозахоплення, особливо щодо виведення на орбіту Венери та Марса малих супутників і місій класу Flagship до Урана та Нептуна в наступному десятилітті.
Переваги аерозахоплення
Технологи НАСА розробляють способи розміщення роботизованих космічних апаратів на тривалих наукових орбітах навколо віддалених пунктів призначення в Сонячній системі без потреби у великих паливних навантаженнях, які історично обмежували продуктивність транспортного засобу, тривалість місії та масу, доступну для наукового корисного навантаження.
Дослідження показало, що використання аерозахоплення замість наступного найкращого методу (спалювання палива та аерогальмування) дозволить значно збільшити наукове корисне навантаження для місій від Венери (збільшення на 79 %) до Титана (збільшення на 280 %) і Нептуна (збільшення на 832 %). Крім того, дослідження показало, що використання технології аерозахоплення може дозволити науково корисні місії на Юпітер і Сатурн.
Споріднені методи
Аерозахоплення є частиною сімейства технологій , які розробляються НАСА для наукових місій до будь-якого планетарного тіла з помітною атмосферою. Ці пункти призначення можуть включати Марс, Венеру та супутник Сатурна Титан разом із зовнішніми планетами.
— це ще один маневр аеродопомоги, який має деякі подібності, але також і деякі важливі відмінності від аерозахоплення. У той час як аерозахоплення використовується для виведення космічного корабля на орбіту з гіперболічної траєкторії, аерогальмування використовується для зменшення апоапсису космічного корабля, який вже знаходиться на орбіті.
| Аерозахоплення | Аерогальмування | |
|---|---|---|
| Стартова траєкторія | Міжпланетне | Висока орбіта |
| Атмосферні переходи за тривалістю | 1 від годин до днів | 100—400 протягом тижнів або місяців |
| Глибина проникнення в атмосферу | Відносно щільна середня атмосфера | Розріджена зовнішня атмосфера |
| Вимоги до обладнання | Важкий теплозахисний екран | Без теплового захисту |
Див. також
Примітки
- NASAfacts, «Aerocapture Technology.». 12 September 2007
- Girija, AP та ін. (2020). Feasibility and Mass-Benefit Analysis of Aerocapture for Missions to Venus. Journal of Spacecraft and Rockets. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 57: 58—73. Bibcode:2020JSpRo..57...58G. doi:10.2514/1.A34529.
- Spilker, Thomas R.; Adler, Mark (2019). Qualitative Assessment of Aerocapture and Applications to Future Missions. Journal of Spacecraft and Rockets. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 56: 536—545. Bibcode:2019JSpRo..56..536S. doi:10.2514/1.A34056.
- Saikia, S. J. та ін. (2021). Aerocapture Assessment for NASA Ice Giants Pre-Decadal Survey Mission Study. Journal of Spacecraft and Rockets. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 58: 505—515. Bibcode:2021JSpRo..58..505S. doi:10.2514/1.A34703.
- Girija, A.P. та ін. (2020). Feasibility and Performance Analysis of Neptune Aerocapture Using Heritage Blunt-Body Aeroshells. Journal of Spacecraft and Rockets. American Institute of Aeronautics and Astronautics. 57: 1186—1203. Bibcode:2020JSpRo..57.1186G. doi:10.2514/1.A34719.
- Deshmukh, R.G. та ін. (2020). Investigation of direct force control for aerocapture at Neptune. Acta Astronautica. Elsevier. 175: 375—386. Bibcode:2020AcAau.175..375D. doi:10.1016/j.actaastro.2020.05.047.
- Lu, Ye та ін. (2020). Titan aerogravity-assist maneuvers for Saturn/Enceladus missions. Acta Astronautica. Elsevier. 176: 262—275. Bibcode:2020AcAau.176..262L. doi:10.1016/j.actaastro.2020.06.001.
- London, Howard S (1962). Change of satellite orbit plane by aerodynamic maneuvering. Journal of the Aerospace Sciences. 29: 323—332. doi:10.2514/8.9416.
- Finch, Thomas W. (1965). Aerodynamic braking trajectories for mars orbit attainment. Journal of Spacecraft and Rockets. 2: 497—500. Bibcode:1965JSpRo...2..497F. doi:10.2514/3.28218.
- Repic, E.M.; Boobar, M.G. (1968). Aerobraking as a potential planetary capture mode. Journal of Spacecraft and Rockets. 5: 921—926. Bibcode:1968JSpRo...5..921B. doi:10.2514/3.29389. }
- Carpenter, Russell (1992). Aeroasist Flight Experiment (PDF). Texas Space Grant Consortium.
- title. Reno, NV.
- title. Big Sky, MT. ISBN .
- title. Big Sky, MT. ISBN .
- Hofstadter, Mark D; Simon, Amy; Reh, Kim; Elliot, John (2017). Ice Giants Pre-Decadal Study Final Report.
- Hall, Jeffery L.; Noca, Muriel A.; Bailey, Robert W. (2005). Cost-Benefit Analysis of the Aerocapture Mission Set. Journal of Spacecraft and Rockets. 42 (2): 309—320. Bibcode:2005JSpRo..42..309H. doi:10.2514/1.4118.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Aerozahoplennya angl Aerocapture ce manevr orbitalnogo perehodu pid chas yakogo kosmichnij korabel vikoristovuye silu aerodinamichnogo oporu vid odnogo prolotu cherez atmosferu planeti shob upovilniti ta dosyagti vihodu na orbitu Shematichno pokazuye rizni fazi manevru aerozahoplennya Visota atmosferi silno perebilshena dlya yasnosti Aerozahoplennya vikoristovuye atmosferu planeti chi Misyacya shob vikonati shvidkij manevr vivedennya na orbitu majzhe bez paliva shob rozmistiti kosmichnij korabel na jogo naukovij orbiti Manevr aerozahoplennya pochinayetsya koli kosmichnij korabel vhodit v atmosferu cilovogo tila z mizhplanetnoyi trayektoriyi zblizhennya Aerodinamichnij opir yakij stvoryuyetsya pid chas opuskannya transportnogo zasobu v atmosferu spovilnyuye kosmichnij korabel Pislya togo yak kosmichnij korabel upovilnyuyetsya dostatno shob buti zahoplenim planetoyu vin vihodit z atmosferi ta vikonuye nevelikij propulsivnij zapal na pershomu apoapsisi shob pidnyati periapsis za mezhi atmosferi Do vstanovlennya pochatkovoyi naukovoyi orbiti mozhut znadobitisya dodatkovi neveliki opiki shob vipraviti pomilki apoapsisu ta orbiti nahilu U porivnyanni zi zvichajnim propulsivnim vivedennyam na orbitu cej majzhe bezpalivnij metod upovilnennya mozhe znachno zmenshiti masu mizhplanetnogo kosmichnogo korablya oskilki znachnu chastku masi kosmichnogo korablya chasto stanovit palivo yake vikoristovuyetsya dlya vivedennya na orbitu Ekonomiya masi paliva dozvolyaye dodati do misiyi bilshe naukovogo obladnannya abo stvoriti menshij i mensh dorogij kosmichnij korabel i potencijno menshu mensh dorogu raketu nosij Cherez aerodinamichnij nagriv yakij vinikaye pid chas prohodzhennya atmosferi kosmichnij korabel povinen buti upakovanij vseredini aeroobolonki abo rozgornutoyi sistemi vhodu iz sistemoyu teplovogo zahistu Transportnomu zasobu takozh potribne avtonomne zamknute navedennya pid chas manevru shob dozvoliti aparatu nacilitisya na potribnu orbitu zahoplennya ta dati komandu aparatu vijti z atmosferi koli dostatno energiyi bude rozsiyano Zabezpechennya togo shob aparat mav dostatni povnovazhennya keruvannya shob zapobigti proniknennyu kosmichnogo korablya nadto gliboko v atmosferu abo peredchasnomu vihodu z nogo bez rozsiyuvannya dostatnoyi energiyi vimagaye abo vikoristannya pidjomnoyi aeroobolonki abo sistemi modulyaciyi lobovogo oporu yaka mozhe zminyuvati zonu lobovogo oporu transportnogo zasobu pid chas polit Bulo pokazano sho aerozahoplennya mozhlive na Veneri Zemli Marsi ta Titani z vikoristannyam isnuyuchih vhidnih aparativ i materialiv sistemi teplovogo zahistu Donedavna transportni zasobi serednogo L D pidjomno buksirnogo tipu vvazhalisya neobhidnimi dlya aerozahoplennya na Urani ta Neptuni cherez veliku neviznachenist u stani vhodu ta profilyah shilnosti atmosferi Prote progres u mizhplanetnij navigaciyi ta metodah navedennya v atmosferi pokazav sho tradicijni aerosnaryadi z nizkim L D taki yak Apollo proponuyut dostatnij kontrol dlya aerozahoplennya na Neptuni Aerozahoplennya na Yupiteri ta Saturni vvazhayetsya dovgostrokovoyu metoyu oskilki yihni velichezni gravitacijni kolodyazi prizvodyat do duzhe visokih shvidkostej vhodu ta suvorih aerotermichnih umov sho robit aerozahoplennya mensh privablivim i mozhlivo nezdijsnennim variantom u cih punktah priznachennya Odnak na Titani mozhna vikoristovuvati aerogravitacijnu dopomogu shob rozmistiti kosmichnij korabel navkolo Saturna Korotka istoriya aerozahoplennyaGistograma pokazuye kilkist publikacij prisvyachenih aerozahoplennya z 1960 h rokiv klasifikovanih za cilovoyu planetoyu Aerozahoplennya vivchalos dlya planetnih misij z pochatku 1960 h rokiv Pionerska stattya Londona pro vikoristannya aerodinamichnogo manevruvannya dlya zmini ploshini suputnika na orbiti Zemli zamist vikoristannya propulsivnogo manevru vvazhayetsya poperednikom koncepciyi aerozahoplennya Koncepciyu aerozahoplennya todi nazivali aerodinamichnim galmuvannyam abo aerogalmuvannyam i yiyi doslidzhuvali Repik ta in yak potencijnij metod vivedennya na orbitu dlya misij na Mars i Veneru U suchasnij terminologiyi aerogalmuvannya vidnositsya do inshogo manevru aeroassist i jogo ne slid plutati z aerozahoplennyam Stattya Kruza 1979 roku bula pershoyu v yakij bulo vikoristano slovo aerocapture za yakoyu posliduvala seriya doslidzhen zoseredzhenih na jogo zastosuvanni dlya povernennya zrazkiv z Marsa SR Naprikinci 1980 h rokiv buv zadumanij eksperiment Aeroassist Flight Experiment AFE z vikoristannyam korisnogo vantazhu sho zapuskayetsya z shattla dlya demonstraciyi aerozahoplennya na Zemli Proyekt prizviv do ryadu vazhlivih rozrobok vklyuchayuchi programne zabezpechennya dlya navedennya polotiv ale vreshti resht buv skasovanij cherez perevitrati koshtiv i nikoli ne litav Naprikinci 1990 h rokiv aerozahoplennya rozglyadalosya dlya misiyi Mars Odyssey todi nazivalasya Mars 2001 Surveyor ale piznishe vid nogo vidmovilisya na korist aerogalmuvannya cherez ekonomichni prichini ta spadshinu z inshimi misiyami na Mars Na pochatku 2000 h rokiv programa NASA In Space Propulsion Technology ISPT viznachila aerozahoplennya yak sferu uvagi Bagatocentrova grupa analizu sistem aerozahoplennya ASAT bula stvorena v ramkah cogo proyektu dlya viznachennya etalonnih misij aerozahoplennya v riznih punktah priznachennya v Sonyachnij sistemi ta viyavlennya bud yakih tehnologichnih progalin yaki neobhidno usunuti pered vprovadzhennyam u proyekt polotu Komanda ASAT pid kerivnictvom Meri Kej Lokvud z doslidnickogo centru NASA Langley dosit detalno vivchila koncepciyi misiyi aerozahoplennya na Veneru Mars Titan i Neptun Z 2016 roku vidnovivsya interes do aerozahoplennya osoblivo shodo vivedennya na orbitu Veneri ta Marsa malih suputnikiv i misij klasu Flagship do Urana ta Neptuna v nastupnomu desyatilitti Perevagi aerozahoplennyaTehnologi NASA rozroblyayut sposobi rozmishennya robotizovanih kosmichnih aparativ na trivalih naukovih orbitah navkolo viddalenih punktiv priznachennya v Sonyachnij sistemi bez potrebi u velikih palivnih navantazhennyah yaki istorichno obmezhuvali produktivnist transportnogo zasobu trivalist misiyi ta masu dostupnu dlya naukovogo korisnogo navantazhennya Doslidzhennya pokazalo sho vikoristannya aerozahoplennya zamist nastupnogo najkrashogo metodu spalyuvannya paliva ta aerogalmuvannya dozvolit znachno zbilshiti naukove korisne navantazhennya dlya misij vid Veneri zbilshennya na 79 do Titana zbilshennya na 280 i Neptuna zbilshennya na 832 Krim togo doslidzhennya pokazalo sho vikoristannya tehnologiyi aerozahoplennya mozhe dozvoliti naukovo korisni misiyi na Yupiter i Saturn Sporidneni metodiAerozahoplennya ye chastinoyu simejstva tehnologij yaki rozroblyayutsya NASA dlya naukovih misij do bud yakogo planetarnogo tila z pomitnoyu atmosferoyu Ci punkti priznachennya mozhut vklyuchati Mars Veneru ta suputnik Saturna Titan razom iz zovnishnimi planetami ce she odin manevr aerodopomogi yakij maye deyaki podibnosti ale takozh i deyaki vazhlivi vidminnosti vid aerozahoplennya U toj chas yak aerozahoplennya vikoristovuyetsya dlya vivedennya kosmichnogo korablya na orbitu z giperbolichnoyi trayektoriyi aerogalmuvannya vikoristovuyetsya dlya zmenshennya apoapsisu kosmichnogo korablya yakij vzhe znahoditsya na orbiti Porivnyannya aerozahoplennya ta aerogalmuvannya Aerozahoplennya AerogalmuvannyaStartova trayektoriya Mizhplanetne Visoka orbitaAtmosferni perehodi za trivalistyu 1 vid godin do dniv 100 400 protyagom tizhniv abo misyacivGlibina proniknennya v atmosferu Vidnosno shilna serednya atmosfera Rozridzhena zovnishnya atmosferaVimogi do obladnannya Vazhkij teplozahisnij ekran Bez teplovogo zahistuDiv takozhVhodzhennya v atmosferuPrimitkiNASAfacts Aerocapture Technology 12 September 2007 Girija AP ta in 2020 Feasibility and Mass Benefit Analysis of Aerocapture for Missions to Venus Journal of Spacecraft and Rockets American Institute of Aeronautics and Astronautics 57 58 73 Bibcode 2020JSpRo 57 58G doi 10 2514 1 A34529 Spilker Thomas R Adler Mark 2019 Qualitative Assessment of Aerocapture and Applications to Future Missions Journal of Spacecraft and Rockets American Institute of Aeronautics and Astronautics 56 536 545 Bibcode 2019JSpRo 56 536S doi 10 2514 1 A34056 Saikia S J ta in 2021 Aerocapture Assessment for NASA Ice Giants Pre Decadal Survey Mission Study Journal of Spacecraft and Rockets American Institute of Aeronautics and Astronautics 58 505 515 Bibcode 2021JSpRo 58 505S doi 10 2514 1 A34703 Girija A P ta in 2020 Feasibility and Performance Analysis of Neptune Aerocapture Using Heritage Blunt Body Aeroshells Journal of Spacecraft and Rockets American Institute of Aeronautics and Astronautics 57 1186 1203 Bibcode 2020JSpRo 57 1186G doi 10 2514 1 A34719 Deshmukh R G ta in 2020 Investigation of direct force control for aerocapture at Neptune Acta Astronautica Elsevier 175 375 386 Bibcode 2020AcAau 175 375D doi 10 1016 j actaastro 2020 05 047 Lu Ye ta in 2020 Titan aerogravity assist maneuvers for Saturn Enceladus missions Acta Astronautica Elsevier 176 262 275 Bibcode 2020AcAau 176 262L doi 10 1016 j actaastro 2020 06 001 London Howard S 1962 Change of satellite orbit plane by aerodynamic maneuvering Journal of the Aerospace Sciences 29 323 332 doi 10 2514 8 9416 Finch Thomas W 1965 Aerodynamic braking trajectories for mars orbit attainment Journal of Spacecraft and Rockets 2 497 500 Bibcode 1965JSpRo 2 497F doi 10 2514 3 28218 Repic E M Boobar M G 1968 Aerobraking as a potential planetary capture mode Journal of Spacecraft and Rockets 5 921 926 Bibcode 1968JSpRo 5 921B doi 10 2514 3 29389 Carpenter Russell 1992 Aeroasist Flight Experiment PDF Texas Space Grant Consortium title Reno NV title Big Sky MT ISBN 978 1 4244 1487 1 title Big Sky MT ISBN 978 1 5386 6854 2 Hofstadter Mark D Simon Amy Reh Kim Elliot John 2017 Ice Giants Pre Decadal Study Final Report Hall Jeffery L Noca Muriel A Bailey Robert W 2005 Cost Benefit Analysis of the Aerocapture Mission Set Journal of Spacecraft and Rockets 42 2 309 320 Bibcode 2005JSpRo 42 309H doi 10 2514 1 4118