ОЛО(окололунные орбиты) – неустойчивые и само разрушающиеся! Главными разрушителями традиционных ОЛО считаются: гравитационное влияние Земли с учетом переменности расстояния Земля-Луна вследствие эксцентриситета орбиты Луны в ее движении вокруг Земли, гравитационное и радиационное влияние Солнца, гравитационное влияние планет солнечной системы, а также переменность гравитационного поля Луны в следствие не сферичности ее фигуры и неоднородности распределения масс.
В книжке А. Роя (А.Рой Движение по орбитам. Москва, Мир, 1981, 544 стр) показано как изменяются возмущения от Земли, Солнца и гравитационного поля Луны, действующие на спутник Луны, в зависимости от высоты ОЛО.
В результате длительного действия этих возмущений меняются все параметры ОЛО, но эти изменения носят для большинства параметров колебательный характер, а вот линейные размеры орбиты меняются безвозвратно(Рис. 12.2)
На что следует обратить внимание на рис.12.2 ? Параметр dRap на рис 12.2 принимает минимальное значение при значении r =4000 км.
Чем это вызвано? Рис. 12.1 показывает причину этого явления. Дело в том, что возмущения от Луны при уменьшении радиуса ОЛО возрастают, а от Солнца и Земли – убывают. Они сравниваются между собой именно при r =4000 км при этом суммарное воздействие возмущений становится минимальным. Это и порождает минимальное отклонение размеров ОЛО.
Рисунок 12.3 показывает как выглядит ОЛО высотою 10 000 км через 260 дней ее существования. Она разрушается к этому времени!
Гало орбиты
Наряду с ОЛО рассмотрим поведение с течением времени гало орбит. В качестве исследуемой орбиты будем иметь в виду орбиту с названием Near Rectilinear Halo Orbit (NRHO), предложенную Райаном Уитли и Робертом Мартинец [13] в качестве орбиты для размещения платформы Gateway. Параметры этой орбиты: hp =2 000 км, h а=75 000 км, аполуний расположен над южным полюсом Луны, период движения КА по этой орбите составляет 8 суток. Вид этой орбиты в проекциях на оси вращающейся барицентрической СК показан на рис. 12.4.
Верхняя часть рис. 12.4 показывает такой вид орбиты NRHO как ее заявили авторы . А нижняя часть этого рисунка показывает вид орбиты NRHO , полученный в результате анализа, проведенного авторами работы
В чем различие этих рисунков?
Дело в том, что использованы различные модели расчетов. Верхний рисунок получен в предположении, что орбита Луны вокруг Земли круговая. Это допущение, которым часто пользуются. Но только не в этом случае! Нижний рисунок показывает ту же орбиту, но полученную в модели, где орбита Луны вокруг Земли эллиптическая, с эксцентриситетом 0.05, как это обстоит на самом деле. Если верхний рисунок показывает устойчивый характер орбиты NRHO , то нижний – что орбита NRHO – неустойчивая и разрушается уже на седьмом витке.
Главной причиной неустойчивости гало орбиты является именно эллиптичность орбиты Луны в ее движении вокруг Земли. Ведь все эти гало орбиты, точки Лагранжа и проч. – все они только модели, модели ограниченной круговой задачи трех тел (Земля, Луна, КА), которой в природе не существует.
Что означают выявленные проблемы неустойчивости ОЛО вплоть до разрушения при длительном времени существования? Значит ли это что их использование бесперспективно? Ни в коем случае! Это явление означает только одно - при проектировании космических аппаратов необходимо резервировать топливо для проведения маневров поддержания параметров ОЛО.
Велики ли должны быть запасы топлива? В каждом конкретном КА эти значения свои . Более обобщенным показателем этих запасов топлива является потребные изменение скорости. Для полярных круговых орбит высотой 200 км необходим запас потребных изменений скорости равный 60 м/с в год, для орбиты высотою 10 000 км необходимый запас изменений скорости равен 36 м/с в год, а вот для поддержания параметров орбиты NRHO необходимый запас изменений скорости должен составлять 230 м/с в год
____________________
Уважаемый читатель, если Вам понравилась статья, была интересна или полезна, поставьте лайк. Спасибо.