Доставка грузов с МКС в Тяньгун

Хорошо, во-первых, давайте предположим, что две космические станции выровнены правильно. Как часто это происходит? Ключевым моментом является то, что каждый спутник будет дрейфовать на запад каждый день из-за так называемой прецессии узлов . Википедия дает нам примерную формулу:

• $\omega_{p} = -\frac{3}{2}\frac{R_E^2}{(a(1-e^2))^2} J_2 \omega \cos i$

Это дает каждому из них значение прецессии (с использованием значений Heaven’s Above):

• МКС - 4.98248196853
• Тяньгун-1 - 6.05226344588

Таким образом, относительные разности составляют 1,06978147735 градусов. Таким образом, вы можете использовать минимальное решение один раз в 336 дней.

Итак, они выстроились правильно, что теперь делать? У меня нет доступа к симулятору, поэтому я разобью это на две части: изменение наклона и подъем орбиты. На самом деле, это было бы сделано вместе с улучшенным результатом, но это должно дать вам представление.

Что ж, предположим, что изменение эксцентриситета происходит на орбите МКС, так как изменения эксцентриситета более эффективны на более высоких орбитах. Кроме того, давайте предположим максимальную эффективность передачи. Начнем с более сложного из двух — с изменения наклона . Я буду использовать упрощенную формулу для круговых орбит, так как орбита почти такая. Таким образом, это:

$\Delta{v_i}= {2v\, \sin \left(\frac{\Delta{i}}{2} \right)}$

При этом дельта v составляет 1,084 км/с. Точно так же мы можем рассчитать дельту V, чтобы соответствующим образом поднять или опустить орбиту. Быстрый способ состоит в том, чтобы предположить двойное изменение орбитальной скорости (один раз поднять апогей, один раз поднять перигей). Используя этот калькулятор , я нахожу, что скорость МКС составляет 7662,5112 м/с, а Тяньгун — 7694,277. Таким образом, для поднятия орбиты требуется изменение скорости всего на 70 м/с.

Суть в том, что основным требованием для повышения орбиты является изменение наклонения. Я уверен, что дельты v в 1,2 км/с будет достаточно, чтобы произвести изменение, если вы сделаете это в нужное время на орбите. Это меньше, чем дельта v, чтобы добраться до Луны, поэтому есть много ракет, которые могут справиться с изменением.

Таким образом, общий импульс, необходимый для перемещения гипотетического 10-килограммового объекта между станциями, составляет 12 кН*с. Гидразин, очень распространенное топливо для орбитальных целей, имеет ISP около 220. Если вычесть массу топлива и двигателя, гидразин, необходимый для выполнения такого маневра, составляет всего 5 кг. Практически любой двигатель космического корабля разумного размера обладает такими возможностями маневрирования.

Тем не менее, есть еще и дополнительная сложность, связанная с тем, чтобы сделать все правильно, как это требуется на свидании. Лучшим вариантом будет что-то вроде капсулы «Дракон», модифицированной так, чтобы в ней было достаточно топлива. Любой из космических кораблей, используемых в настоящее время для пополнения запасов МКС , может сделать это, возможно, с небольшими модификациями для увеличения топливной нагрузки. Кроме того, при наличии достаточного количества топлива миссии «Спейс Шаттл», «Союз» и «Аполлон» продемонстрировали такую ​​возможность, хотя для первых двух, вероятно, потребуется больше топлива, чем обычно требуется для пилотируемой миссии, их можно модифицировать, чтобы иметь больше топлива и работать в беспилотном режиме. чтобы это произошло.