월경 주사

Trans-lunar injection
달 이동, 원근법TLI는 지구 근처의 빨간색 점에서 발생합니다.

달 횡단주사(TLI)는 우주선이 달에 도착하도록 하는 궤도에 올려놓기 위해 사용되는 추진기동이다.

역사

GRAIL-A의 궤도 애니메이션
성배 A· 달· 지구
찬드라얀 2호의 궤도 애니메이션
지구· 달· 찬드라얀 2호
LRO 궤도 애니메이션
달 정찰 궤도선· 지구· 달

TLI를 시도한 최초의 우주 탐사선은 1959년 1월 2일 달에 충돌하도록 설계된 소련의 Luna 1호였다.그러나 화상은 정확히 계획한 대로 진행되지 않았고 우주선은 달의 반경 3배 이상 벗어났고 태양중심 [1]궤도로 보내졌다.루나 2호는 1959년 9월 12일에 같은 기동을 더 정확하게 수행했고 이틀 [2]후에 달에 충돌했다.소련은 1959년과 [3]1976년 사이에 22개의 루나 임무와 5개의 존드 임무로 이러한 성공을 반복했다.

미국은 1962년 1월 26일 첫 달 충돌체인 레인저 3호를 발사했지만 달에는 도달하지 못했다.그 [4]후 1962년 4월 23일 미국의 첫 번째 성공작인 레인저 4가 그 뒤를 이었다.1962년부터 1973년까지 달에 대한 미국의 또 다른 27개의 임무가 시작되었는데, 여기에는 5개의 성공적인 탐사선, 5개의 달 궤도 [5]: 166 탐사선, 그리고 9개의 아폴로 임무가 포함됩니다.

1968년 12월 21일 인간이 최초로 TLI를 수행한 아폴로 8호는 저궤도를 [6]벗어난 첫 번째 인간이 되었다.

아폴로 달 탐사의 경우, TLI는 새턴 V 로켓의 S-IVB 3단계에서 재시동 가능한 J-2 엔진에 의해 수행되었다.이 특정 TLI 소각은 약 350초 동안 지속되었으며 3.05~3.25km/s의 속도 변화를 제공했으며,[7] 이때 우주선은 지구를 기준으로 약 10.4km/s(3450ft/s)의 속도로 이동했습니다.아폴로 8호 TLI는 하와이 제도에서 와이키키 남쪽의 동트기 전 하늘에서 장관으로 관측되었고,[8] 사진을 찍어 다음날 신문에 보도되었다.1969년, 아폴로 10호의 동트기 전 TLI는 호주 [9]클론커리에서 볼 수 있었다.그것은 안개 속에서 언덕을 넘어오는 자동차 전조등을 닮은 것으로 묘사되었고, 우주선은 녹색을 띤 [9]밝은 혜성으로 보였다.

1990년 일본은 히텐 위성을 이용해 달을 지나가고 하고로모 마이크로 위성을 달 궤도에 올려놓으며 첫 달 임무를 수행했다.그 후, 6개월의 전송 시간(아폴로호의 [10][5]: 179 경우 3일)을 가지는 새로운 저델타-v TLI 방법을 탐구했다.

1994년 미국의 클레멘타인 우주선은 경량 기술을 선보이기 위해 [10][5]: 185 달 궤도에 진입하기 전에 중간 지구 비행 두 개가 달린 3주 길이의 TLI를 사용했다.

1997년, 아시아샛 3호는 발사 실패 후, 원하는 정지궤도에 도달하기 위해 낮은 델타-v 방식으로 달 옆을 두 번 돌면서 달의 영향권에 도달한 최초의 상업 위성이 되었다.그것은 달 [10][5]: 203 표면에서 6200km 이내를 통과했다.

2003년 ESA SMART-1 기술 시연 위성은 달 궤도를 도는 최초의 유럽 위성이 되었다.정지 이동 궤도(GTO)로 발사된 후, 그것은 추진에 태양열 이온 엔진을 사용했다.매우 낮은 델타-v TLI 기동성의 결과로, 우주선은 달 궤도에 도달하는데 13개월 이상이 걸렸고 원하는 [5]: 229 궤도에 도달하는데 17개월이 걸렸다.

중국은 2007년에 창어 1호를 달 궤도에 올려놓으며 첫 번째 달 탐사선을 발사했다.그것은 달 [5]: 257 근처에 도달하기 위해 천천히 원점을 올리기 위해 여러 개의 화상을 이용했다.

인도는 2008년 찬드라얀 1호를 GTO로 쏘아올렸고, 중국 우주선처럼 여러 번의 [5]: 259 화상에 대한 대응력을 증가시켰다.

이스라엘 항공우주산업의 연착륙선 베레스시트는 2019년에 이 기술을 사용했지만 달에 충돌했다.

2011년 NASA GRAIL 위성은 태양-지구 L1 지점을 지나 달까지 [5]: 278 3개월 이상 걸리는 낮은 델타-v 경로를 사용했다.

이론.

전형적인 달 이동 궤적은 Hohmann 이동에 가깝다. 그러나 하이텐 [11]탐사선과 같이 낮은 에너지 전달도 일부 경우에 사용되었다.지구-달 시스템 외부의 선원으로부터 큰 동요가 없는 단기간의 임무의 경우, 일반적으로 빠른 호만 전달이 더 실용적이다.

우주선은 지구 주변의 낮은 원형 주차 궤도에서 달 이동을 시작하기 위해 TLI를 실행합니다.보통 화학 로켓 엔진에 의해 수행되는 큰 TLI 연소는 우주선의 속도를 증가시켜, 우주선의 궤도를 둥근 낮은 지구 궤도에서 매우 이심률이 높은 궤도로 바꿉니다.우주선이 달 이동 호를 따라 해안을 비행하기 시작하면서, 그것의 궤적은 달의 궤도 반경 근처에 원점과 함께 지구 주위를 도는 타원 궤도에 근접한다.TLI 소각은 달이 지구 주위를 회전할 때 정확하게 겨냥할 수 있도록 크기와 타이밍을 맞춘다.달이 가까워지면 우주선이 원점에 가까워질 수 있도록 소각 시간을 맞춘다.마침내, 그 우주선은 달의 영향권에 진입하여 쌍곡선의 달 그네비를 만든다.

무료 반품

주요 기사:프리 리턴 궤도
달 주위의 자유 귀환 궤적 스케치(스케일링 제외)

경우에 따라서는 TLI를 설계하여 자유 귀환 궤적을 목표로 하는 것이 가능하여, 우주선이 더 이상의 추진 [12]기동 없이 달 뒤에서 돌고 지구로 돌아올 수 있다.

우주선은 최초 TLI 소각 후 "무료" 지구로 귀환할 것이기 때문에 이러한 무료 귀환 궤적은 인간의 우주 비행 임무에 안전성을 더한다.아폴로 8, 10, 11호는 자유 귀환 [13]궤도로 출발했지만, 이후 임무들은 기능적으로 유사한 혼합 궤적을 사용했는데,[14][15][16] 달에 도달하기 위해서는 중간 경로 보정이 필요하다.

모델링.

NASA의 Constellation 스택에 대한 아티스트의 개념으로 월경 주입 연소 수행

패치가 적용된 원뿔

TLI 표적화 및 달 이동은 다양한 방법으로 근사될 수 있는 n체 문제의 특정 응용 프로그램입니다.달 이동 궤적을 탐색하는 가장 간단한 방법은 패치 원추형 방법을 사용하는 것입니다.이 우주선은 달의 영향권에 도달할 때까지 지구의 지배를 받으며 고전적인 2체역학 하에서만 가속하는 것으로 추정된다.패치가 적용된 원뿔 시스템의 움직임은 결정론적이고 계산하기 쉬우며, 대략적인 임무 설계와 "봉투의 뒷면" 연구에 도움이 됩니다.

제한 원형 3체(RC3B)

그러나 보다 현실적으로 우주선은 많은 물체의 중력에 영향을 받는다.지구와 달로부터의 중력이 우주선의 가속도를 지배하고, 우주선의 자체 질량은 그에 비해 무시할 수 있기 때문에, 우주선의 궤적은 제한된 삼체 문제로 더 잘 근접할 수 있다.이 모델은 근사치에 가깝지만 분석적 [17]해법이 부족하여 수치 [18]계산이 필요합니다.

정밀도 향상

보다 상세한 시뮬레이션은 달의 실제 궤도 운동 모델링, 다른 천체로부터의 중력, 태양 복사 압력을 포함한 지구와 달의 중력의 불균일성 등을 포함한다.이러한 모형에서 우주선 운동을 전파하는 것은 수치적으로 집약적이지만, 진정한 임무의 정확성을 위해 필요하다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Luna 01". NASA.
  2. ^ "NASA - NSSDCA - Spacecraft - Details". nssdc.gsfc.nasa.gov.
  3. ^ "Soviet Missions to the Moon". nssdc.gsfc.nasa.gov.
  4. ^ "Ranger 4". NASA.
  5. ^ a b c d e f g h "Beyond Earth" (PDF). NASA.
  6. ^ Mars, Kelli (December 20, 2018). "50 Years Ago: Apollo 8, You are Go for TLI!". NASA.
  7. ^ "Apollo By the Numbers". NASA. Archived from the original on 2004-11-18.
  8. ^ "Independent Star News, Sunday, December 22, 1968". 22 December 1968. "TLI 발사는 우주선이 하와이 상공에 있는 동안 PST에서 시작되었으며, 지상에서도 화상을 볼 수 있었다고 보고되었습니다."
  9. ^ a b French, Francis; Colin Burgess (2007). In the Shadow of the Moon. University of Nebraska Press. p. 372. ISBN 978-0-8032-1128-5.
  10. ^ a b c Alexander M. Jablonski1a; Kelly A. Ogden (2005). "A Review of Technical Requirements for Lunar Structures – Present Status" (PDF). International Lunar Conference 2005. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  11. ^ "Hiten". NASA.
  12. ^ Schwaninger, Arthur J. (1963). Trajectories in the Earth-Moon Space with Symmetrical Free Return Properties (PDF). Technical Note D-1833. Huntsville, Alabama: NASA / Marshall Space Flight Center.
  13. ^ Mansfield, Cheryl L. (May 18, 2017). "Apollo 10". NASA.
  14. ^ "APOLLO 12". history.nasa.gov.
  15. ^ Ways to the Moon (PDF) (Report). p. 93.
  16. ^ "Launch Windows Essay". history.nasa.gov.
  17. ^ 앙리 푸앵카레, Les Méthodes Nouvelles de Mécanique Céleste, 파리, Gauthier-Villars et files, 1892-99.
  18. ^ 빅터 스제벨리, 궤도 이론, 세 물체의 제한된 문제, 예일 대학교, 학술 출판사, 1967년.

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