Кіріспе

Айға жету үшін қолданылатын қозғалтқыш маневр. Транс-айлық инъекция (ТЛИ) – ғарыш кемесін Айға жіберу үшін қолданылатын қозғалтқыш маневр. Типик айға тасымалдау траекториялары Гоманн трансферлеріне жақын, бірақ кейбір жағдайларда, мысалы, Хитен зымырандық аппаратында, төмен энергиялы трансферлер де қолданылған. Жер-Ай жүйесінен тыс көздерден келетін маңызды бұзылыстарсыз қысқа мерзімді миссиялар үшін жылдам Гоманн трансфері көбінесе тиімді. Ғарыш кемесі Жер төңірегіндегі төменгі дөңгелек тұрақтандыру орбитасынан айға тасымалдауды бастау үшін TLI орындайды. Әдетте химиялық ракеталық қозғалтқышпен жүзеге асырылатын үлкен TLI күйдірісі ғарыш кемесінің жылдамдығын арттырады, оның орбитасын дөңгелек төмен Жер орбитасынан жоғары эксцентрикалық орбитаға өзгертеді. Ғарыш кемесі айға тасымалдау доғасында қозғалғанда, оның траекториясы Жер төңірегіндегі эллипстік орбитаға жақын болады, апогейі Ай орбитасының радиусына жуық. TLI күйдірісі Ай Жерді айналып келе жатқанда оны дәл нысанаға алу үшін есептеледі. Күйдіріс уақыты Ай жақындағанда ғарыш кемесі апогейге жақындау үшін синхрондалады. Соңында, ғарыш кемесі Айдың тартылыс аймағына кіреді, гиперболалық ай айналымын жасайды.

Тегін қайтару

Кейбір жағдайларда TLI-ді еркін қайту траекториясына бағытталған етіп жобалау мүмкін, сонда ғарыш кемесі Айдың артынан айналып, қосымша қозғалтқыш маневрлерін қажет етпестен Жерге оралады. Мұндай еркін қайту траекториялары адамды ғарышқа ұшу миссияларының қауіпсіздігін арттырады, себебі ғарыш кемесі бастапқы TLI күйдіргеннен кейін Жерге "тегін" оралады. "Аполлон-8", "Аполлон-10" және "Аполлон-11" ғарыш кемелері еркін қайту траекториясымен ұшты, ал кейінгі миссиялар Айға жету үшін орталық бағытты түзетуді қажет ететін, функционалдық тұрғыдан ұқсас гибридтік траекторияны пайдаланды.

Жапсырылған конустар

TLI нысанасы және айға көшірулер – n дене проблемасының нақты қолданылуы болып табылады, оны әртүрлі тәсілдермен жуықтауға болады. Айға көшіру траекторияларын зерттеудің ең оңай жолы – жапсырылған конустар әдісі. Ғарыш кемесінің тек классикалық 2 дене динамикасы бойынша үдеуі мүмкін деп есептеледі, ол Айдың әсер аймағына жеткенге дейін Жердің күшіне бағынады. Жапсырылған конустық жүйедегі қозғалыс детерминистік және есептеуге оңай, бұл оны миссияны жоспарлаудың алғашқы кезеңдері мен шамамен есептеулер үшін қолайлы етеді.

Үш корпусты шектеумен жасалған дөңгелек (RC3B)

Дегенмен, шындығында ғарыш кемесі көптеген денелердің гравитациялық күштеріне тәуелді. Жер мен Айдың гравитациясы ғарыш кемесінің үдеуіне үлкен әсер етеді, ал ғарыш кемесінің өзінің массасы олармен салыстырғанда өте аз болғандықтан, оның траекториясын шектеулі үш дене проблемасы арқылы жақсырақ сипаттауға болады. Бұл модель жақындықпен келеді, бірақ аналитикалық шешімі жоқ, сондықтан сандық есептеулер қажет.

Қосымша дәлдік

Көбірек егжей-тегжейлі модельдеуде Айдың нақты орбиталық қозғалысын модельдеу, басқа астрономиялық денелердің тартылысын ескеру, Жер мен Айдың гравитациялық өрісінің біркелкі еместігін, күн сәулесінің қысымын және тағы да басқаларын қамту қажет. Мұндай модельде ғарыш кемесінің қозғалысын есептеуге көп компьютерлік қуат керек, бірақ миссияның дұрыстығы үшін бұл қажеттілік.

Тарих

ТТИ-ге ұмтылған алғашқы ғарыш зонды 1959 жылғы 2 қаңтарда Совет Одағының «Луна-1» аппараты болды, ол Айға соғылу үшін жоспарланған. Алайда, күйдіру жоспарланғандай өтпеді, ғарыш кемесі Айдың радиусынан үш есе артық қашықтықта Айды өткізіп жіберіп, гелиоцентрлік орбитаға шықты. «Луна-2» 1959 жылғы 12 қыркүйекте дәл осы маневрді орындады және екі күннен кейін Айға құлады. Советтер бұл жетістікті тағы 22 «Луна» миссиясымен және 1959 мен 1976 жылдар аралығында Айға сапар шеккен 5 «Зонд» миссиясымен қайталады. АҚШ 1962 жылғы 26 қаңтарда алғашқы Айға соққы беруге жасаған әрекеті – «Рейнджер-3» сәтсіз аяқталды. Одан кейін 1962 жылғы 23 сәуірде АҚШ-тың алғашқы сәттілігі – «Рейнджер-4» болды. 1962 жылдан 1973 жылға дейін Айға тағы 27 АҚШ миссиясы ұшырылды, оның ішінде бес сәтті «Surveyor» жұмсақ қондырғысы, бес «Lunar Orbiter» бақылау зонды және тоғыз «Аполлон» миссиясы, олар Айға алғашқы адамдарды қондырды. «Аполлон» Ай миссиялары үшін ТТИ, «Сатурн V» зымыранының S IVB үшінші сатысындағы қайта іске қосылатын J 2 қозғалтқышымен орындалды. Бұл ТТИ күйдіруі шамамен 350 секундқа созылды, жылдамдық өзгеруін 3,05–3,25 км/с (10 000–10 600 фут/с) қамтамасыз етті, осы кезде ғарыш кемесі Жерге қатысты шамамен 10,4 км/с (34 150 фут/с) жылдамдықпен қозғалды. «Аполлон-8» ТТИ Гавай аралдарынан таңертеңгі аспанда Вайкикиден оңтүстікке қарай керемет байқалды, суретке түсіріліп, келесі күні газеттерде жарияланды. 1969 жылы «Аполлон-10» таң атқанға дейінгі ТТИ Австралияның Клонкурри қаласынан көрінді. Ол тұман ішіндегі төбеден шығып келе жатқан көлік фараларына ұқсады, ал ғарыш кемесі жасыл түсті жарқын комета болып көрінді. 1994 жылы жеңіл технологияларды көрсетуге арналған АҚШ-тың «Clementine» ғарыш кемесі Ай орбитасына кірмес бұрын 3 апталық ТТИ және Жерді аралық екі рет ұшып өтті. 1997 жылы «Asiasat 3» Айдың әсер ету аймағына жеткен алғашқы коммерциялық спутник болды, ол ұшыру сәтсіздігінен кейін қалаған геостационарлық орбитаға жету үшін төмен дельта-v жолымен Айдың қасынан екі рет өтті. Ол Айдың бетінен 6200 км-ге дейін жақындады. 2003 жылы ЕКА «SMART 1» технологиялық демонстрациялық спутнигі Ай орбитасына шыққан алғашқы еуропалық спутник болды. Геостационарлық орбитаға шығарылғаннан кейін, ол күн энергиясымен жұмыс істейтін иондық қозғалтқыштарды пайдаланды. Өте төмен дельта-v ТТИ маневрінің нәтижесінде ғарыш кемесі Ай орбитасына жету үшін 13 айдан астам, ал қажетті орбитаға жету үшін 17 айдан астам уақыт кетті. Қытай 2007 жылы алғашқы Ай миссиясын іске қосты, «Чанъэ-1» ғарыш кемесін Ай орбитасына орналастырды. Ол Айдың маңына жету үшін апогейін баяу көтеру үшін бірнеше күйдірулер жасады. Үндістан 2008 жылы осыдан кейін «Чандраян-1» ғарыш кемесін геостационарлық орбитаға (GTO) ұшырды, және қытай ғарыш кемесі сияқты, бірнеше күйдірулер арқылы апогейін арттырды. Израиль аэроғарыш өнеркәсібінің «Берешит» жұмсақ қондырғысы осы маневрді 2019 жылы қолданды, бірақ Айға құлады. 2011 жылы NASA «GRAIL» спутниктері Жер-Күн L1 нүктесінен өтіп, 3 ай бойы Айға жету үшін төмен дельта-v бағытын пайдаланды.