Вход для пользователей

You are here

"Путь к Земле" - 2

Интересно. Нужно будет проверить расчеты в GMAT (General Mission Analysis Tool).
Любопытно, какая получится траектория с учетом влияния гравитации Солнца и Луны...

Изображение пользователя Vitasam.

Было бы интересно узнать результаты. Сможете опубликовать тут?

В основном, расчеты более-менее совпадают.
На 117 день у меня в GMAT получилось с учетом гравитации Солнца и Луны:
RMAG = 909465.88984618 km
VMAG = 1.2061219808526 km/s
Ксенона осталось 6967.36 kg
Траектория

Без учета притяжения Солнца/Луны через 117 дней:
RMAG = 924531.24189799 km
VMAG = 1.2247703780405 km/s
Явно ближе к цифрам «Циклона».

Так что, влияние Солнца/Луны есть, но не сильное. Но учитывать его, конечно, в реальных полетах нужно будет обязательно.

Изображение пользователя Vitasam.

Интересно.
Смысла в таком буксире на околоземных операциях, похоже, нет, только для дальних миссий

Работающий ядерный реактор на LEO - это уже повод для беспокойства. Включать его на высотах ниже 600-800 км крайне нежелательно, т.к. в случае проблем у него (или того что останется от него) есть все шансы свалиться обратно.
Поэтому, вряд ли его вообще можно примененять на околоземных операциях.

Изображение пользователя Vitasam.

Изображение пользователя Vitasam.

https://thealphacentauri.net/121433-nasa-gotovit-k-zapusku-razvedchika-o...

Путь к Луне займет около трех месяцев, после чего спутник займет свое место на довольно своеобразной орбите. Орбита, известная как «почти прямолинейная гало-орбита (NRHO)», пролегает в окрестностях одной из точек Лагранжа системы «Земля-Луна» и характеризуется значительным эксцентриситетом. Её периселений составляет 1600, а апоселений — около 70000 км. Период обращения составляет семь дней. Орбита построена таким образом, чтобы для наблюдения спутнику были доступны полярные области Луны.

Расчетное время активной работы спутника составляет шесть месяцев, на протяжении которых будет проведен ряд научных экспериментов и решено несколько инженерных задач. Своё точное позиционирование спутник будет производить благодаря данным, получаемым от работающего на лунной орбите с 2009 года LRO. После этого программное обеспечение Cislunar Autonomous Positioning System (CAPS), установленное на одном из бортовых компьютеров аппарата, сможет определять точное местоположение самого CAPSTONE, а также предоставлять информацию другим космическим аппаратам в окрестностях Луны об их координатах.

Данная навигационная система позволит разгрузить центры управления полётами от рутинных операций позиционирования управляемых ими аппаратов в пользу более важных задач.

Ещё одна цель, преследуемая этой миссией — изучение самой орбиты. Так, будет определено необходимое количество топлива и необходимая частота включения двигательной установки аппарата для его удержания на орбите. NRHO в силу ряда причин интересна учёным и инженерам как промежуточная во время перелётов «Земля-Луна», и определение особенностей поведения космических аппаратов важно для будущих миссий.

Изображение пользователя Vitasam.

NRHO в силу ряда причин интересна учёным и инженерам как промежуточная во время перелётов «Земля-Луна», и определение особенностей поведения космических аппаратов важно для будущих миссий.

А Коршунов с Перепёлкиным не в этой точке собирались дозаправиться по дороге на Землю?

Танкер «Лагранж» был в точке L1, которая находится между Луной и Землёй. Если изменений в американском проекте не было (я пристально не слежу), лунная орбитальная станция будет вращаться вокруг точки L2, которая дальше от Земли, чем Луна. Подробнее здесь, на английском:

https://www.bloomberg.com/news/features/2018-07-25/one-woman-s-math-coul...

Китайцы, кстати, уже запускали спутник на орбиту вокруг L2. В пятницу ровно 4 года будет со дня его запуска. Но для космических путешествий L1 лучше, конечно.

Edit. Да, вокруг L2. Вот подобнее об этой «прямолинейной» орбите, но тоже на английском:
https://en.wikipedia.org/wiki/Near-rectilinear_halo_orbit

Вокруг L2 - это весьма условно. Я когда-то гонял эти траектории в GMAT и Orbiter ( https://www.orbiter-forum.com/threads/lop-g-to-brighton-beach-and-back-a... ). Там целое семейство орбит, плавно переходящих из орбит явно вокруг L1 в орбиты явно вокруг L2. Та, на которой планируется разместить спутник - что-то по-середине.
Выглядит она примерно так:
HALO

Судя по Википедии, орбитальная станция раз в неделю подходит к северному полюсу Луны на 3000 км (средний радиус Луны 1737 км). Потом улетает от Луны аж на 70 тыс. км (от Луны до L2 всего 61500 км).

Лететь с Земли до неё (или обратно) тоже неделю, плюс-минус несколько дней. Плюс этой орбиты лишь в том, что Луна редко бывает между станцией и Землёй, то есть связь можно поддерживать практически постоянно.

Луна никогда не закрывает Землю при такой траектории.
В этом и особенность этой NRHO. Плоскость этой орбиты постоянно поворачивается вместе с движением Луны вокруг Земли. На картинке в моем предыдущем сообщении использована как-раз вращающаяся СК, где ось Y всегда направлена в центр Земли.
К L2 спутник совсем никак не приближается, лишь только в дальней от Луны точке траектории немного отклоняется в сторону L2. Но там до L2 порядка 90000 км. До L1 немногим за 100000 км. Соответственно, ближе всего к точкам L1/L2 он тут во время максимального сближения с Луной.

Чтож, если никогда не закрывает — связь с Землёй у орбитальной станции будет ежедневная и круглосуточная. Конечно, сама Земля вращается, то есть нужны минимум 2-3 приёмопередатчика, равномерно распределённые по поверхности планеты.

Да и одновременная видимость станции со всей поверхности Луны невозможна. Видимо, задачей стоит максимальная видимость с обратной стороны Луны, так как с прямой стороны возможно связаться с Землёй напрямую.

Картинка ваша не видна. Если не затруднит, дайте прямую ссылку. Правильно я понимаю, что плоскость NRHO расположена под заметным углом к плоскости орбиты Луны?

Плоскость NRHO примерно 95-100 градусов к орбите Луны. Почти перпендикулярно. Залил картинку еще сюда: https://ibb.co/nzTh0C4
С видимостью с обратной стороны Луны, как и с видимой стороны, тут как раз все хуже. Станция на такой орбите для потенциальных лунных колоний, расположенных в центральных частях видимой или обратной сторон Луны, будет постоянно находиться под горизонтом и в лучшем случае только периодически еле-еле подниматься над ним при максимальном удалении от Луны. Это как пытаться наблюдать геостационарный спутник с полюсов Земли.

Спасибо. Воду (лёд) сейчас принято искать на полюсах. Видимо, там же будут первые экспедиции и поселения.

Похоже, что орбита призвана облегчить транспортное сообщение и связь с северным полюсом Луны, хотя известно, что больше льда на южном полюсе.

Изображение пользователя Vitasam.

Спасибо за инфу. С этими орбитами как-то всё очень хитро.
Кстати, не так давно прочитал очередную Sci-Fi от открытого мной автора (похоже, он никогда не был в переводе).

Там очень интересная небесная механика, по сюжету. Если без спойлеров, то официальное описание:
"The Prince of Darkness is coming. Comet Anduru skimmed the clouds of Saturn. Rather than being drawn into the gas giant, it skipped back out into space. With the comet heading for Jupiter, speculation is mounting it’s an alien spacecraft making its way to Earth. Lieutenant Colonel Nolan Landis and Dr. Kath McKenzie are caught between an angry public and an anxious President as they grapple with the scientific, social, and political implications of First Contact."

А если со спойлерами, то очень хочется спросить вопрос, но без спойлеров почти не получается

Могу по краткому описанию романа разве только предположить в чем вопрос. И отвечу на этот предполагаемый вопрос.
Движение , в том числе в поле гравитации - процесс симметричный относительно времени. Т.е. если записать на видео как кто-то подкидывает мяч и ловит, потом прокрутить запись в обратном направлении - все выглядит совершенно естественно.
То же самое и при движении по орбите.
Если просмотрите путешествие, например, Вояджеров в обратном направлении - все с точки зрения физики выглядит нормально и не нарушает никаких законов.
Мало того, если ты инопланетянен и не знаешь конфигурацию планет Солнечной системы и в каком направлении они вращаются, сказать однозначно в каком направлении нужно правильно просматривать запись полета Вояджеров - очень непросто ;)

Изображение пользователя Vitasam.

Хорошая попытка, но неверная :)
Не хочу спойлить, если Вы не против и точно не боитесь спойлера, можно в личке поднять тему

Заинтриговали. Автор мне совсем незнаком. Но я в основном аудиокниги слушаю, а в этой серии как аудиокнига выходила пока только Cold Eyes. Уже скачал, послушаю.
Если автор понравится, то на Audible в конце мая выходит и Wherever Seeds May Fall. Хорошая твердая научная фантастика сейчас редкость, поэтому, лучше пока без спойлеров. :)

Изображение пользователя Vitasam.

Я почти всю его серию First Contact прочитал. Вышел на автора случайно, вернее, ИИ Амазона, изучив мой вкус, предложил мне почитать.
Тогда после прочтения/прослушания книги хотел бы поговорить про небесную механику.

Да, автор неплохой. Спасибо за наводку.
Дослушиваю Cold Eyes, много интересных идей, и написано в таком романтичном антураже научной фантастики середины прошлого века.
Очень понравилась идея с космическим лифтом в точку либрации. Погуглил, оказывается, и для Луны есть такие расчеты, причем, получается, что для такого лунного лифта не нужны даже те еще не изобретенные сверхпрочные материалы, что требуются для космическоого лифта с Земли, достаточно уже существующих.

Изображение пользователя Vitasam.

Не за что! Я ещё не читал Cold Eyes (аудиокниги мне почему-то не зашли), но обязательно прочитаю.

А сколько расстояние от Луны до точки либрации? (И в какую точку там лифт построен в книге?)

Для Луны - порядка 60 тыс. км. Но из-за небольшой гравитации Луны тут не нужен какой-то слишком уж экзотичный материал для троса.
В книге, скорей-всего, речь идет о лифте к L1, ко внутренней точке либрации.
События в Cold Eyes происходят в системе красного карлика и разворачиваются вокруг планеты, которая "tidally locked", аналогично нашей Луне.
Поэтому, жизнь там существует только на половине планеты всегда повернутой к звезде.
Это не спойлер, там все это по-сути с самого начала изложено.
И лифт, само-собой, имеет смысл строить именно с обитаемой части планеты, а не с необитаемой обратной.
А вот построят или нет - это другой вопрос ;)
Автор впечатлил. Он действительно перелопатил кучу данных. Это реальная звезда и вокруг нее вращается реальная экзопланета. И проблема, поднятая в книге, тоже реальна. Проблема, непосредственно связанная с физикой и ракетными технологиями. Но спойлерить дальше не буду, т.к. с лифтом, получается, и так небольшой спойлер получился.

Изображение пользователя Vitasam.

60 тысяч - впечатляет, хотя, наверное, нынешние углеродные волокна и т.п. вполне бы справились.
Автор да, серьезный научный подход. Из недавно прочитанного в той серии мне еще эта книга впечатлила Jury Duty (First Contact):

Nick isn't smart. He's not brave. He's selfish. He's an asshole, but he's about to embark on a journey that will change not only his life but the lives of everyone on the planet.

The United Nations is thrown into chaos when an alien spacecraft is discovered buried beneath the ice in Antarctica. With no one nation able to lay claim to the craft, a multinational effort is undertaken to salvage the vessel, which is estimated to have crashed several hundred thousand years ago. Rather than leaving key decisions to hostile governments or their armies, a jury is established to represent the average global citizen, being selected from the five permanent members of the UN Security Council. Their job is to review findings and guide the process of discovery.

Изображение пользователя Vitasam.

Видимо, для лифта в L1 тоже потребуется противовес? Т.е. суммарная длина связки может быть значительная

Да, нужен, причем еще более тяжелый, чем для лифта с Земли.
В НАСА публиковали исследования:
http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/1032Pearson.pdf
ну и кратко на википедии:
https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_space_elevator
Трос, кстати, можно прямо с южного полюса протягивать.

Китайцы тоже рассматривают такой лифт как часть их проекта "Небесная лестница".
Все готовятся к промышленной добыче Гелия-3, походу :)

Похоже, что орбита призвана облегчить транспортное сообщение и связь с северным полюсом Луны, хотя известно, что больше льда на южном полюсе.

А, тогда понятно. Я об этом даже не подумал. Лучшая видимость будет как-раз с южного полюса. Над северным он будет пролетать низко и будет быстро уходить за горизонт. Над южным же будет висеть сутками почти в зените.

Если американцы нацелились на южный полюс — интересно, где будет происходить стыковка и расстыковка с Gateway. Как при сообщении с Землёй, так и с Луной.

Проще всего стыковаться в самой дальней от Луны точке орбиты.
Там ошибки куда простительней. И "есть время для размышлений" , как говорил Коршунов. Можно наспеша маневрировать, сближаться, стыковться, и все время в поле видимости одновременно и Земли и ЮП Луны.
Пытаться перехватывать станцию, когда она несется над СП с почти параболической скоростью, вряд ли стоит рисковать.
С ЮП вообще можно стартануть почти вертикально вверх, разогнаться примерно до скорости 2350 м/с или чуть больше, и через 3 с небольшим дня - на месте встрчи, с небольшими относительными скоростями в десятки м/с.
Но обратно на Луну все же лучше лететь более-менее стандартным способом - отстыковаться над СП, затормозить до круговой, ну и над ЮП уже тормозить-прилуняться стандартно.

Спасибо. Получается, что путь до Луны, да и с неё удлиняется на 40%. Зато не нужно каждый раз тащить с Земли орбитальную станцию и топливо на обратную дорогу.

Это как лететь. CAPSTONE, насколько я понял, будет лететь по так называемой Ballistic Lunar Transfers. Это месяца 3-4. По-сути, это можно сказать тоже через точку Лагранжа, но уже в системе Земля-Солнце. Видимо, и саму станцию и грузы потом планирую отправлять так же.
Когда-то игрался с этими траекториями в том же Orbiter и GMAT. Идея в том, чтоб отлететь по-дальше от системы Земля/Луна по такой траектории, чтоб потом через несколько месяцев вернуться к ней, но уже с куда большим перигеем (или меньшим, если возвращаться с Луны).

Танкер «Лагранж» не просто так взорвался. Точки Лагранжа собирают разный космический мусор. Экономят на топливе, получат аварии из-за метеоритов и астероидов. Даже если Capstone чудом и пролетит, потерять Gateway будет обидно.

Там как с телескопом Webb. Официально место нахождения - точка L2 системы Солнце-Земля, но на самом деле он летает по огромной орбите вокруг этой условной точки. На расстоянии сравнимом с расстоянием от Земли до Луны, даже больше.
С BLT траекториями точно так же, они проходит где-то в окрестностях, но до самой точки там очень и очень далеко.

Так там не только Webb летает. Орбиты же стабильные, много чего там скопилось. Будет повод изучить эту кучу мусора поближе. :-)