Переходная орбита Хомана
-
Переходная орбита Хоманна
- Орбитальный маневр для перевода космического аппарата между орбитами разной высоты.
- Используется для перевода спутника с низкой околоземной орбиты на геостационарную.
- Выполняется путем выведения аппарата на эллиптическую передаточную орбиту.
-
Процесс маневра
- Используются два импульсных двигателя: первый устанавливает передаточную орбиту, второй корректирует орбиту.
- Маневр требует относительно большего времени в пути, но использует минимально возможную величину импульса.
- В некоторых случаях используется биэллиптический переход для еще меньшего импульса.
-
История и влияние
- Назван в честь Вальтера Хоманна, немецкого ученого.
- Частично вдохновлен Курдом Лассвицем и его книгой «Две планеты».
-
Требования и ограничения
- Начальная и конечная точки должны находиться в определенных местах на орбитах.
- Космические миссии должны ждать выравнивания для запуска.
- Время перемещения между начальной и конечной точками фиксировано.
-
Типы и использование
- Идеальная орбита проходит ровно на 180° вокруг первичной звезды.
- В реальном мире конечная орбита может быть не круговой и не в одной плоскости с начальной.
- Используется для перемещения объектов по орбите в направлении другого объекта.
-
Расчет и примеры
- Полная энергия тела равна сумме кинетической и потенциальной энергии.
- Дельта-v для передачи по Хоманну вычисляется через уравнение vis-viva.
- Время перехода равно половине периода обращения по всему эллипсу.
- Важно начать маневр при правильном угловом выравнивании между исходным и целевым объектами.
-
Применение Δv на низкой околоземной орбите
- Δv в 0,78 км/с обеспечивает вторую космическую скорость, что меньше, чем Δv в 1,46 км/с для геосинхронной орбиты.
- Эффект Оберта: на больших скоростях Δv обеспечивает большую удельную орбитальную энергию.
-
Максимальная дельта-v для перехода по Хоману
- Δv для перехода по Хоману не является наибольшим при бесконечном радиусе назначения.
- Наибольшее значение Δv (53,0% от меньшей орбитальной скорости) достигается при радиусе большей орбиты, равном 15,5817…
-
Применение для межпланетных путешествий
- Эффект Оберта позволяет использовать меньшую дельта-v для перемещения между планетами.
- Космический корабль, летящий с Земли на Марс, требует всего 3,6 км/с для выхода на орбиту Хомана.
- Захват Марса лучше всего выполнять на небольшой высоте для максимального использования эффекта Оберта.
-
Концепция окон запуска
- Расположение планет на их орбитах важно для организации передачи.
- Термин «лунная передаточная орбита» (LTO) используется для обозначения Луны.
-
Сравнение с другими переводами
- Биэллиптический перенос требует больше времени, но может быть более экономичным при определенных условиях.
- Передача малой тяги требует больше времени, но может быть более эффективной при использовании двигателей малой тяги.
- Межпланетная транспортная сеть обеспечивает еще более низкую скорость перемещения по дельта-v, но требует больше времени.