Interplanetarisches Transportnetz

Interplanetary Transport Network (ITN) ist eine Sammlung Gravitations-entschlossener Pfade durch das Sonnensystem, die sehr wenig Energie für einen Gegenstand verlangen zu folgen. Der ITN macht besonderen Gebrauch von Punkten von Lagrange als Positionen, wo Schussbahnen durch den Raum mit wenig oder keiner Energie umadressiert werden. Diese Punkte haben das eigenartige Eigentum, Gegenständen zu erlauben, um sie trotz der Abwesenheit jedes materiellen Gegenstands darin zu umkreisen. Während sie wenig Energie verwenden, kann der Transport sehr viel Zeit in Anspruch nehmen.

Geschichte

Der Schlüssel zum Interplanetarischen Transportnetz untersuchte die genaue Natur dieser krummen Pfade in der Nähe von den Punkten von Lagrange. Sie wurden zuerst von Jules-Henri Poincaré in den 1890er Jahren untersucht. Er hat bemerkt, dass sich die Pfade führend und von einigen dieser Punkte fast immer, einige Zeit, auf der Bahn darum niederlassen würden. Es gibt tatsächlich eine unendliche Zahl von Pfaden, die einen in den Punkt und zurück weg davon bringen, und sie alle verlangen keine Energie zu reichen. Wenn geplant, bilden sie eine Tube mit der Bahn um den Punkt an einem Ende, eine Ansicht, die zurück Mathematikern Charles C. Conley und Richard P. McGehee in den 1960er Jahren verfolgt. Die theoretische Arbeit von Edward Belbruno 1994 hat den ersten Einblick in die Natur des ITN zwischen der Erde und dem Mond gewährt, der von Hiten, Japans erster Monduntersuchung verwendet wurde. 1997 Martin Lo, Shane D. beginnend. Ross, und haben andere eine Reihe von Papieren geschrieben, die die mathematische Basis identifizieren und die Technik auf die Entstehung Sonnenwindbeispielrückkehr zusammen mit Missionen von Lunar und Jovian anwenden. Sie haben sich auf eine Interplanetarische Autobahn (IPS) bezogen

Da es sich erweist, ist es sehr leicht, von einem Pfad durchzuqueren, der zum Punkt zu einer Führung führt, treten zurück. Das hat Sinn, da die Bahn nicht stabil ist, der andeutet, dass man schließlich auf einem der Ausgangspfade nach Ausgaben keiner Energie überhaupt enden wird. Jedoch, mit der sorgfältigen Berechnung, kann man aufpicken, welchen Ausgangspfad man will. Das hat sich erwiesen, aufregend zu sein, weil viele dieser Pfade direkt durch einige interessante Punkte im Raum, wie der Mond der Erde oder die galiläischen Monde Jupiters führen. Das bedeutet, dass für die Kosten des Bekommens zum Erdsonne-Punkt, der ziemlich niedrig ist, man zu einer riesigen Zahl von sehr interessanten Punkten für niedrige zusätzliche Kraftstoffkosten oder sogar umsonst reisen kann.

Die Übertragungen sind so niedrige Energie, dass sie Reisen zu fast jedem Punkt im Sonnensystem möglich machen. Auf der Kehrseite sind diese Übertragungen sehr langsam, und nur für automatisierte Untersuchungen nützlich. Dennoch sind sie bereits verwendet worden, um Raumfahrzeug dem Erdsonne-Punkt, einem nützlichen Punkt zu übertragen, für die Sonne zu studieren, die in mehreren neuen Missionen einschließlich der Entstehungsmission verwendet wurde. Die Heliospheric und Sonnensternwarte hat Operationen an L1 1996 begonnen. Das Netz ist auch für das Verstehen der Sonnensystemdynamik wichtig; Komet-Schuhmacher-Erhebung 9 ist solch einer Schussbahn gefolgt, um mit Jupiter zu kollidieren.

Weitere Erklärung

Zusätzlich zu Bahnen um Punkte von Lagrange geben die reichen Triebkräfte, die aus der Anziehungskraft von mehr als einer Masse entstehen, interessante Schussbahnen, auch bekannt als niedrige Energieübertragungen nach. Zum Beispiel erlaubt die Ernst-Umgebung des mit der Sonneerdmondsystems Raumfahrzeug, große Entfernungen auf sehr wenig Brennstoff, obgleich auf einem häufig weitschweifigen Weg zu reisen. Gestartet 1978 wurde das ISEE-3 Raumfahrzeug auf einer Mission gesandt, um einen der Punkte von Lagrange zu umkreisen. Das Raumfahrzeug ist im Stande gewesen, um die Nachbarschaft der Erde mit wenig Brennstoff durch das Ausnutzen die einzigartige Ernst-Umgebung zu manövrieren. Nachdem die primäre Mission vollendet wurde, hat ISEE-3 fortgesetzt, andere Absichten, einschließlich eines Flugs durch den geomagnetic Schwanz und eine Komet-Luftparade zu vollbringen. Die Mission wurde nachher International Cometary Explorer (ICE) umbenannt.

Die erste niedrige Energieübertragung, die dieses Netz verwertet, war die Rettung von Japans Hiten Mondmission 1991. Ein anderes Beispiel des Gebrauches des ITN war die 2001-2003 Entstehungsmission der NASA, die den mit der Sonneerdpunkt seit mehr als zwei Jahren umkreist hat, Material sammelnd, bevor sie zum Punkt von Lagrange umadressiert wird, und schließlich von dort zurück zur Erde umadressiert hat. 2003-2006 KLUGE 1 der Europäischen Weltraumorganisation hat eine andere niedrige Energieübertragung vom ITN verwendet.

Der ITN basiert um eine Reihe von durch die Verwirrungstheorie vorausgesagten Augenhöhlenpfaden, und das eingeschränkte Drei-Körper-Problem führend und aus den nicht stabilen Bahnen um die Punkte von Lagrange - weist im Raum hin, wo der Ernst zwischen verschiedenen Körpern mit der Zentrifugalkraft eines Gegenstands dort balanciert. Für irgendwelche zwei Körper, in denen Körperbahnen um den anderen, wie ein Stern/Planet oder System des Planeten/Monds, es drei solche Punkte gibt, die durch angezeigt sind. Zum Beispiel liegt der Erdmondpunkt auf einer Linie zwischen den zwei, wo Gravitationskräfte zwischen ihnen genau mit der Zentrifugalkraft eines Gegenstands balancieren, der in die Bahn dort gelegt ist. Für zwei Körper, deren Verhältnis von Massen 24.96 zu weit geht, gibt es zwei zusätzliche stabile Punkte angezeigt als und. Diese fünf Punkte haben besonders niedrige Voraussetzungen des Deltas-v und scheinen, die Übertragungen der niedrigsten Energie möglich noch tiefer zu sein, als die allgemeine Übertragungsbahn von Hohmann, die Augenhöhlennavigation in der Vergangenheit beherrscht hat.

Obwohl die Kräfte an diesen Punkten balancieren, sind die ersten drei Punkte (diejenigen auf der Linie zwischen einer bestimmten großen Masse (z.B ein Stern) und einer kleineren, umkreisenden Masse (z.B ein Planet)) nicht stabile Gleichgewicht-Punkte. Wenn ein am Erdmondpunkt gelegtes Raumfahrzeug sogar ein geringer Stups zum Mond zum Beispiel gegeben wird, wird der Ernst des Monds jetzt größer sein, und das Raumfahrzeug wird vom Punkt weggezogen. Das komplette System ist in der Bewegung, so wird das Raumfahrzeug den Mond nicht wirklich schlagen, aber wird in einem krummen Pfad, von in den Raum reisen. Es, gibt jedoch, eine halbstabile Bahn um jeden dieser Punkte. Die Bahnen für zwei der Punkte, und, sind stabil, aber die Bahnen dafür sind durch nur auf der Ordnung von Monaten stabil.

Siehe auch

Quellen und Zeichen

Links


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