Низкозатратная переходная траектория (НПТ) — маршрут в космосе, который позволяет космическим аппаратам менять орбиты, используя очень мало топлива . Эти маршруты работают в системе Земля — Луна , а также в других системах, например, между спутниками Юпитера . Недостатком таких траекторий является то, что зачастую для их завершения требуется значительно больше времени, чем для траекторий более высоких энергий (с бо́льшими затратами топлива), таких как траектории Гомана .

Низкозатратные переходные траектории также известны как граничные траектории слабой устойчивости, или траектории баллистического захвата. НПТ следуют по специальным путям в космосе, иногда называемым межпланетной транспортной сетью . Эти траектории позволяют пройти максимальное расстояние с наименьшими изменениями орбитальной скорости .

Космические аппараты, использовавшие НПТ:

• Хитэн Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA);
• Смарт-1 Европейского космического агентства (ESA);
• Genesis НАСА ;
• GRAIL НАСА .

Намечаемые экспедиции с использованием НПТ:

• (ESMO)
• Mars Direct

История

Впервые НПТ к Луне были продемонстрированы в 1991 году японским космическим аппаратом Hiten. Первоначально аппарат предназначался для исследований окололунного пространства и изучения на высокоэллиптической орбите, на которой он мог приблизиться к Луне. На первом витке Hiten выпустил на околунную орбиту мини-зонд Hagoromo. Возможно, Hagoromo успешно вышел на лунную орбиту, но об этом ничего не известно, в связи с тем, что его радиопередатчик вышел из строя. (англ.) ( и Джеймс Миллер из Лаборатории реактивного движения слышали о неудаче и помогли спасти миссию, разработав траекторию баллистического захвата, которая позволила бы основному зонду Hiten выйти на лунную орбиту. Траектория, которую они разработали для Hiten, использовала теорию слабой устойчивости и требовала лишь небольшого отклонения скорости космического аппарата, двигающегося по высокоэллиптической орбите, достаточно малого, чтобы быть достигнутой двигателями зонда . Эта траектория в результате привела зонд к гравитационному ( (англ.) ( ) захвату на временную лунную орбиту с характеристической скоростью орбитального манёвра Δ v ≈ 0 , но продолжался пять месяцев вместо необходимых трёх дней для траектории Гомана .

Снижение Δ v

Использование НПТ при движении от околоземной орбиты к орбите спутника Луны позволяет достичь экономии топлива до 25 % в сравнении с традиционной ретроградной (англ.) ( и удвоить полезную нагрузку . (англ.) ( был описан девятидневный маршрут от низкой околоземной орбиты до баллистического захвата Луной космического аппарата со скоростью 3,5 км/с . Маршрут Эдварда Белбрано от низкой околоземной орбиты с использованием транс-лунной инъекции требует скорости космического аппарата 3,1 км/с. Таким образом может быть достигнуто снижение скорости на Δ v ≈ 0,4 км/с. Впрочем, последний маршрут привносит не очень высокое снижение скорости орбитального манёвра, которое повлекло бы значительную выгоду по сравнению с использованием этапа с ограниченным перезапуском или продолжительной орбитальной устойчивостью, которая может потребовать космический аппарат с отдельной главной двигательной установкой для захвата.

Для рандеву с Марсианскими лунами экономия составляет 12 % для Фобоса и 20 % для Деймоса. Рандеву нацеливают потому, что устойчивые псевдо-орбиты вокруг марсианских лун не проводят много времени в пределах 10 км от поверхности .

См. также

• Гравитационный манёвр
• Межпланетная транспортная сеть
• Астродинамика

Примечания

Ссылки

• (англ.)
• June 2005 (англ.)
• (англ.)
• , 2005 (англ.)