Alacsony referenciapálya

Az alacsony referenciapálya ( LEO ) egy ideiglenes pálya, a köztes pályák egyike. Első köztes pálya. Az a pálya, amelyre a hordozórakéta fejegysége belép az űrhajó kilövésének aktív fázisának fő részének befejezése után.

Általános esetben azt tekintjük, hogy az űrhajó referenciapályán van, ha az első kozmikus sebességgel mozog , és olyan magasságban van, ahol a felső légkör megfelelő sűrűsége az első közelítés szerint lehetővé teszi a körkörös vagy elliptikus mozgást . 1] . Az ilyen kombinációt a szakmai nyelv úgy írja le, hogy "a ballisztikus létezés időtartama meghaladja egy fordulat idejét".

A referenciapálya magassága a repülési feladattól, a hordozórakéta kialakításától, az űrhajó tömegétől és egyéb tényezőktől függ, de leggyakrabban 150-250 km körüli.

Jogos a pályát "referencia"-nak nevezni, ha azt feltételezik, hogy jelentősen megváltozik - a magasság növekedése vagy a dőlésszög változása . Ha a repülési küldetés nem rendelkezik a pálya megváltoztatására szolgáló manőverekről (amikor a hordozórakéta azonnal a célponthoz viszi az űreszközt, egy folyamatos aktív repülési szegmensben működő pályára), akkor a „referenciapálya” kifejezés értelmetlen egy ilyen repülésre. küldetés, és nem használják.

Terminológia

Az angol irodalomban hasonló kifejezést használnak parkolópálya, amelyet gyakran közvetlenül "parkoló pálya" vagy "várakozó pálya"-nak fordítanak.

Történelem

A "referenciapálya" fogalma a négyfokozatú Molniya rakéta kilövéseinek megkezdésével került használatba , amelynek negyedik fokozata ( Blok L ) lényegében egy felső fokozat volt, és nulla gravitációban indult, miután a rakéta körülbelül 3/4-ét teljesítette. a Föld körüli forradalom, a bolygóközi és holdi AMS-hez szükséges módon.

Űrhajó célpályára (működő) pályára bocsátásának szakaszai

Általánosságban elmondható, hogy a legáltalánosabb eset, amikor egy űrhajót célpályára (munka) pályára indítanak, a következő lépésekből áll:

1. A hordozórakéta első fokozatainak működése és a fejegység referenciapályára indítása. ( A repülés aktív szakasza, a hordozórakéta főhajtóműveinek működése ). Ezt gyakran úgy nevezik, hogy "dobja pályára az űrhajót" vagy "dobja pályára az űrhajót" (pontosan a referenciapályára). Egyes esetekben a hordozórakéta kialakításától és a repülési feladattól függően a hordozórakéta csak a ballisztikus pályára hozza a fejegységet , és a fejegység további gyorsítást hajt végre, hogy az űreszközt referenciapályára állítsa.
2. A fejegység szabad repülése a referenciapálya mentén. (Passzív mód, a fenntartó hajtóművek ki vannak kapcsolva. De ha szükséges, az űrrepülőgép tájolási és forgási motorja is bekapcsolható.)
3. Az űrhajó fej (pálya) blokkjának hajtómotorjainak egyszeri vagy többszöri bekapcsolása. A fej (pálya) egység átvitele egy vagy több közbenső pályára: pályamagasság változtatása, pályára állítás, stb. - amíg az űreszköz el nem éri a cél (munka) pályát, a megadott magasság, dőlés, kör vagy ellipszis alakú paraméterekkel stb. (Az űrhajó fejegységének hajtómotorjainak aktív üzemmódja)
4. Az űrrepülőgép tájolása a célpályán helyzethajtóművek segítségével: magának az űreszköznek a forgatása, antennák, napelemek, műszerek stb.

A referenciapályára való beillesztés a hordozórakéta hajtóműveinek a kozmodrómban való indításakor kezdődik, majd a hordozórakéta kezdeti szakaszait dolgozzák ki és dobják ki. A hordozórakéta első fokozatainak főhajtóművei általában csak egyszeri aktiválást tesznek lehetővé, de még kettős aktiválást sem. Az aktív kilövési szakasz a hordozórakéta motorjainak leállításával ér véget, és (a legtöbb esetben) az összes elhasznált hordozórakéta szakaszt eldobják. Megkezdődik a fejegység szabad önálló repülése.

Egyes esetekben a hordozórakéta csak egy szuborbitális pályára állítja a fejegységet , és csak ezután képez referenciapályát.

A fejegység (vagy orbitális egység) a repülési feladattól és a hordozórakéta kialakításától függően eltérő konfigurációval rendelkezhet. Például:

• csak maga az űrhajó és saját hajtóművei;
• KA + felső fokozat ;
• KA + a hordozórakéta utolsó fokozata, amely lehetővé teszi a fenntartó motor többszöri bekapcsolását (ritka, de gyakori eset).

Példák egy űrhajó referenciapályára indítására

Minden indítás egyedi, de a referenciapályára való indítás hozzávetőleges ideje körülbelül 500-800 másodperc (8-12 perc). Egyes típusú hordozórakéták repülési ciklogramja és néhány példa a fejegység referenciapályára való kilövésére:

• Proton_(vető) #A Proton-M hordozórakéta szabványos repülési mintája a Breeze-M  hordozórakétával - A hordozórakéta harmadik fokozatának és a pályablokk szétválasztása - 588,4 s, magasság 151 km. Ezt követően a felső szakasz főmotorjainak első aktiválását hajtják végre, amelynek eredményeként elliptikus referenciapálya alakul ki 170 × 230 km magassággal és 51,5°-os dőléssel.
• Szojuz_(launcher) #Tactical and Technical_characteristics_of_stages_RN_"Soyuz"  - A III. szakasz (I. blokk) szétválási ideje - T + 526 s
• Space_shuttle#Flight_profile  - körülbelül 8,5 perccel az indítás után, körülbelül 113 km-es magasságban a külső üzemanyagtartály leválik, és a sikló ballisztikus pályára lép . A szükséges további gyorsítást az orbitális manőverező rendszer motorjainak egy vagy két rövid távú aktiválása hajtja végre , ami alacsony referenciapálya (körülbelül 250 km magasságú körpálya) kialakulásához vezet. Ezt követően a maradék üzemanyagot kiöntik az SSME főmotorrendszeréből, és kiürítik az üzemanyag-vezetékeiket . A hajó megkapja a szükséges tengelyirányú tájolást. Kinyílnak a raktér ajtói, amelyek a hajó hőszabályzó rendszerének radiátoraiként is szolgálnak. Az űrhajórendszereket orbitális repülési konfigurációba hozzák.
• Az SS-520-4#Flight_sequence  egy példa egy vészhelyzeti sorozatra.

Használat

A referenciapálya mentén történő szabad repülést általában telemetria ellenőrzésére, antennák, napelemsorok kihelyezésére, az űrhajó berendezéseinek ellenőrzésére, az MCC-vel való kommunikáció kialakítására, az űrjármű tájolására, a következő impulzus időtartamának kiszámítására, a következő pont kiválasztására használják. pulzus stb.

Referenciapályaparaméterek

A referenciapálya tipikus paraméterei a Szojuz-TMA űrszonda példájával a következők lehetnek:

• A minimális tengerszint feletti magasság ( perigeusban ) 193 km,
• A maximális tengerszint feletti magasság (a csúcspontban ) 220 km,
• dőlésszög - 51,6 fok,
• A forradalom időtartama körülbelül 88,3 perc.

A LEO magasságának meghatározásakor fontos feltüntetni, hogy a Föld melyik modelljéből mérik. Az orosz ballisztika hagyományosan az ellipszoid feletti magasságot, az amerikaiak pedig a gömb feletti magasságot jelzik, ennek eredményeként a különbség elérheti a 20 km-t (körülbelül megfelel a Föld egyenlítői és sarki sugara közötti különbségnek), valamint az apogeus és a perigeus. pozíciók változhatnak.

Mivel a Föld napi forgása részt vesz a hasznos teher pályára állításában, a hordozórakéta teherbíró képessége a pálya egyenlítői síkhoz való dőlésétől függ. A legjobb feltételek akkor érhetők el, ha a LEO dőlése az egyenlítő felé megegyezik annak a kilövés helynek a szélességi fokával, ahonnan a kilövés történt. A pálya egyéb dőlései a hordozórakéta paramétereinek csökkenéséhez vezetnek a rakomány pályára állítása szempontjából. Nem minden kozmodrom indítható azonban energetikailag a legkedvezőbb irányba, például a kb. 46 fokos szélességi körrel rendelkező Bajkonur esetében 48,5 foknál kisebb lejtőn nem lehet indítani, mivel korlátozzák azon területek elhelyezkedését, ahol a rakéták elválasztott részei leesnek (kizárási zónák). A Bajkonurból történő kilövéseknél a leggyakrabban használt dőlésszög 51,6 fok, az alacsonyabb dőlésszöget ritkán alkalmazzák.

Minél alacsonyabb a pálya, annál nagyobb a rakomány tömege, amelyet a hordozórakéta hozzá tud hozni, minden más tényező változatlansága mellett. Ezért előnyös a referenciapályát a lehető legalacsonyabbra állítani. A gyakorlatban az egy napnál rövidebb pályarepülési idő (a légkör sűrű rétegeibe való belépés előtt) problémákat okozhat az űrhajó fedélzetén bekövetkező meghibásodások esetén, így az ilyen alacsony pályákat gyakorlatilag nem használják. Ezenkívül a referenciapálya minimális magasságát befolyásolja a beillesztési hiba értéke, mivel a mérőműszerek, a vezérlőelemek és a külső tényezők hibáinak kedvezőtlen kombinációja esetén a pálya túl alacsonynak bizonyulhat, és az űrhajó visszatér a Föld légkörébe, és kiég, mielőtt ideje lenne manőverezni. Mindazonáltal ismertek olyan esetek, amikor 88 percnél rövidebb forgási periódussal és 121-150 km-es perigeumagassággal indítottak pályára járműveket. Például a Luna-7 automata állomást referenciapályára bocsátották 129 km-es körpályával . Hasonló pályára bocsátották a KH-7 Gambit család műholdait.

Az űrhajó által a referenciapályán eltöltött idő

Létrehozta

Az űrhajó által a referenciapályán eltöltött leggyakrabban több tíz perctől több óráig terjedő idő. A repülési feladattól és egyéb tényezőktől függően azonban ez az idő néhány perctől több napig is terjedhet. Például a NEAR_Shoemaker mindössze 13 percig volt referenciapályán,

A referenciapályán az eszköz egy fordulatnál kevesebbet is beleértve a repülési terv szerint lehet. Például a 8K78 Molniya rakéta által indított összes rakományt a referenciapályán hajtották végre körülbelül 2/3-3/4 fordulattal. A rakéták felső fokozatai és felső fokozatai vezérlőrendszerének képességeinek bővülésével a referenciapályán eltöltött idő széles skálán mozogni kezdett. Tehát a " Mangalyan " indiai marsi szonda körülbelül 2 napot töltött a referenciapályán.

Ultimate

Az űrszonda által a referenciapályán eltöltött maximális időt elsősorban a légköri ellenállás határozza meg. Az atmoszférával szembeni súrlódás miatt a pálya fokozatos csökkenése következik be, egészen a légkör sűrű rétegeibe való belépésig és az űrhajó Földre zuhanásáig.

Ez az idő a pálya magasságán kívül függ a mesterséges égitest ballisztikai paramétereitől, a Nap ezen időszak alatti aktivitásától , ami befolyásolja a Föld légkörének felső rétegeinek magasságát és néhány egyéb paramétert.

Lásd még

• geotranszfer pálya
• Orbitális dőlésváltozás
• Pályafázisozás
• Orbitális manőver
• Hohmann pálya
• Bi-elliptikus transzferpálya
• Orbitális manőverező rendszer
• űrszemét

Jegyzetek

1. ↑ Spacecraft Mission Design – Charles D. Brown – Google Books . Letöltve: 2018. augusztus 29. Az eredetiből archiválva : 2021. március 3. (határozatlan)

Linkek

• https://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/parking-orbit