Manewr transferowy Hohmanna

Podróże międzyplanetarne wymagają ogromnych ilości energii. Oderwanie się od przyciągania ziemskiego (czyli osiągnięcie tzw. 3 prędkości kosmicznej) to najkosztowniejszy etap. Pochłonął on zresztą ponad 2/3 budżetu misji!

Zadaniem naukowców projektujących podróż jest wyszukanie możliwie najoszczędniejszej drogi na inną planetę. Dlatego właśnie Curiosity został wystrzelony w ubiegłym miesiącu a nie np rok wcześniej. Właśnie teraz Ziemia i Mars są w najlepszej konfiguracji do podróży międzyplanetarnej.

Postarałem się do przedstawić na załączonym obrazku. Obrazek jest mniej więcej rzeczywistym odwzorowaniem położenia planet na orbitach w chwili startu oraz lądowania w sierpniu. Zieloną przerywaną linią zaznaczona została tzw. orbita transferowa Hohnemanna, po której porusza się obecnie łazik. Poniżej krótka interpretacja manewru zmiany orbit, zaczerpnięta z wikipedii.

Założenia manewru pozwalającego na zmianę orbity z niższej na wyższą (i odwrotnie) zostały zaprezentowane przez niemieckiego fizyka Waltera Hohmanna w książece pt. Die Erreichbarkeit der Himmelskörper (Podróże w kierunku ciał niebieskich). Ukazała się ona w 1925 roku, naukowiec już wcześniej prezentował swoją teorię na wykładach.

Każde ciało posiada energię mechaniczną, będącą sumą energii kinetycznej oraz potencjalnej. Ta pierwsza wiąże się z prędkością ciała, druga z siłą przyciągania jaka oddziałuje na to ciało w dowolnym układzie którego jest częścią. Aby ciało mogło się przemieszczać pomiędzy orbitami, powinno zmieniać wielkość energii potencjalnej. Pozostanie obiektu na konkretnej orbicie wymaga dostosowania jego energii kinetycznej.

Manewr transferowy w swoim najprostszym założeniu przewiduje dwukrotne uruchomienie silników – pierwszy raz w celu skierowania ciała na orbitę wyższego (lub niższego) poziomu. Drugi raz silniki uruchamiane są w momencie dotarcia do docelowej orbity, w celu zwiększenia prędkości statku, tak by mógł on się na tej orbicie utrzymać. Przedstawiono to na ząłączonej ilustracji

Manewr transferowy Hohmanna jest prawie zawsze najbardziej ekonomicznym wariantem podróży międzyplanetarnych.

Advertisements