Причины использования биэллиптического перехода для сближения Союз-МКС

Согласно фильму ЕКА « Союз сближение и стыковка объяснили », «Союз» использует биэллиптический переход для перехода с фазирующей орбиты на орбиту МКС.

Почему этот более сложный перенос используется вместо переноса Хомана ?

Вы действительно досмотрели клип до конца? Это доходчиво объяснено в видео: передача Хомана доведена до конца Δ В слишком большой и слишком опасный в случае отказа главного двигателя.
Соответствующая статья корифеев баллистики Russkies (Mourtazine, Petroff): dx.doi.org/10.1016/j.actaastro.2012.03.019

Ответы (2)

Во-первых, трансферы Хомана — это фикция. Очень полезная выдумка, но все же выдумка. Переносы Хомана предназначены для перехода с одной идеально круговой кеплеровской орбиты вокруг планеты (или звезды) с идеально сферическим распределением массы на другую идеально круговую кеплерову орбиту. Идеально круговой кеплеровской орбиты не существует. Орбиты всегда имеют некоторый эксцентриситет, и вокруг всегда есть возмущающие гравитационные тела. Более того, Земля не имеет сферического распределения массы; в первую очередь у него есть экваториальная выпуклость. Уже одно это в значительной степени разрушает идею перехода Хомана на низкую околоземную орбиту.

Другая проблема с переходами Хомана заключается в том, что, хотя они отлично подходят (теоретически) для перехода на другую орбиту, рандеву требует большего, чем просто достижение орбиты МКС. Передача должна достичь точной точки на этой орбите в точный момент времени. Это довольно требовательное требование. Перенос Хомана (при условии, что он существует) должен быть выполнен в очень конкретный момент времени с очень небольшим допуском на ошибку.

Обобщением концепции переноса Хомана является перенос с двумя ожогами. Существуют алгоритмы наведения (проблема Ламберта), решающие задачу достижения точной точки пространства в точное время. Предположим, что первый прожиг немного отклонился. Коррекция на полпути к передаче, чтобы гарантировать, что транспортное средство все еще достигнет цели, может быть довольно дорогим. Всегда есть корректирующие ожоги, потому что ничто в космосе никогда не идет точно по плану.

Передача с тремя прожигами немного дороже с точки зрения дельта-V по сравнению с нескорректированным переносом с двумя прожигами. Тем не менее, этот прожиг в средней точке может поглотить много мусора без огромного штрафа за дельта-V. Это одна из причин предпочесть это несколько неоптимальное решение (а оно лишь немного неоптимально).

Другая причина, как отмечено в комментариях, заключается в том, что окончательный прожиг переноса с двумя прожигами может быть довольно большим. Добавление этой промежуточной точки в сочетании с переходом на полную орбиту, а не на половину орбиты, может значительно уменьшить окончательный прожиг. Космическая станция — очень, очень дорогой международный актив. Расход немного дополнительного топлива для обеспечения безопасности МКС стоит того.

Ролик ЕКА неправ не только в части рандеву, но и в том, что спасательная башня отделяется ПОСЛЕ отделения ракеты-носителя. For details of Soyuz-ISS rendezvous see https://ac.els-cdn.com/S0094576512000914/1-s2.0-S0094576512000914-main.pdf?_tid=b6e06c3b-e4a3-45d0-b673-ae26d62e20bf&acdnat=1541585740_c7bc7567121073fd95235ad18c57d415

Пожалуйста , не пишите ответы только по ссылке , тем более что (A) неясно, отвечает ли эта ссылка на вопрос, и (B) эта статья находится за платным доступом. Пожалуйста , отредактируйте свой ответ и включите сюда соответствующие части.
Первый пункт довольно спорный, поскольку связанное видео в вопросе вообще не говорит о запуске. Вместо этого в видео рассказывается о том, что происходит между выводом на орбиту и стыковкой. Более того, это не отвечает на вопрос, а почему "Союз" не использует гомановский переход с высоты выведения на высоту МКС?