ЧТО ТАКОЕ ПЕРЕДАЧА ХОМАНА? ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЕРЕХОДА ХОМАНА ДЛЯ ОРБИТ

Космические корабли и спутники часто используются для орбиты небесных тел, будь то Луна, далекая планета или сама Земля. Но не все орбиты одинаковы. Орбиты на малых высотах требуют других скоростей и затрат энергии, чем орбиты на больших высотах. Когда объект движется по орбите на определенной высоте, законы инерции позволяют очень легко поддерживать эту орбиту. Но изменить высоту орбиты довольно сложно. К счастью, у современных физиков есть способ сделать это возможным: перенос Хомана.

Перейти к разделу

Что такое передача Хомана?
Как работает передача Хомана?
Как перенос Хомана применим к Международной космической станции?
Как перенос Хомана применим к межпланетным путешествиям?
Узнайте больше о мастер-классе Криса Хэдфилда

Крис Хэдфилд преподает исследование космоса Крис Хэдфилд преподает исследование космоса

Бывший командир Международной космической станции учит вас науке об освоении космоса и о том, что ждет вас в будущем.

Учить больше

Что такое передача Хомана?

Передача Хомана - это система запуска ракет, которую физики используют для вывода космического корабля на другую высоту орбиты. Чтобы понять, как работает передача Хомана, важно понимать более широкий принцип орбитальной механики.

Орбитальная механика - это термин, обозначающий математику, с помощью которой космический корабль меняет орбиту. Для объектов, находящихся на орбите, чем ближе они к объекту, на котором они вращаются, тем быстрее они будут перемещаться вокруг него. Это относится к любому объекту, вращающемуся вокруг другого:

Земля вращается вокруг Солнца
Луна вращается вокруг Земли
Космический корабль на орбите планеты

В орбитальной механике концепции ускорения и замедления сложны и противоречат здравому смыслу. На орбите запуск двигателей вперед перемещает вас вперед на более высокую орбиту, что фактически означает, что вы замедляетесь, потому что объекты на более высокой орбите движутся медленнее. Чтобы лететь быстрее, вам нужно замедлить скорость и перейти на более низкую орбиту.

Чем дальше вы от Земли, тем меньше усиливается этот эффект. Когда вы удаляетесь достаточно далеко от Земли, относительные эффекты орбитальной механики настолько низки, что вы можете ориентироваться так, как будто вы управляете своим космическим кораблем в глубоком космосе.

как вырастить персик из косточки

Как работает передача Хомана?

Перенос Хомана - наиболее часто используемый метод для перемещения космического корабля с более низкой орбиты на более высокую.

какова роль исполнительного продюсера

В 1920-х годах немецкий инженер Вальтер Хоманн, вдохновленный научной фантастикой, вычислил наиболее эффективный способ перехода на более высокую орбиту.

Передача Хомана работает за счет однократного запуска ракетных двигателей в определенной точке на нижней орбите. Этот запуск добавляет энергии на орбиту и уносит космический корабль дальше от Земли, изменяя его орбиту с круговой на орбиту овальной формы.
В точке этой новой овальной орбиты, на которой космический корабль наиболее удален от Земли, экипаж снова запускает двигатели ракеты, и овальная орбита снова превращается в круг - на этот раз дальше от Земли, чем на предыдущий.

Передача Хомана является отраслевым стандартом для наиболее энергоэффективной орбитальной передачи, и она применяется независимо от того, как далеко вы путешествуете в космос. Если космический корабль на орбите достаточно долго запускает свой двигатель, он в конечном итоге разовьется достаточно быстро, чтобы улететь в глубокий космос, избегая гравитации планеты. Эта скорость, называемая космической скоростью, представляет собой простой квадратный корень из 2, что на 41% превышает орбитальную скорость.

Крис Хэдфилд преподает освоение космоса Доктор Джейн Гудолл преподает сохранение природы Нил деГрасс Тайсон учит научному мышлению и общению Мэтью Уокер учит науке лучшего сна

Как перенос Хомана применим к Международной космической станции?

Трансфер Хомана используется экипажем Международной космической станции (МКС). Из-за того, что вокруг МКС есть небольшие кусочки воздуха, станцию при движении по орбите хоть немного притягивает к Земле. Чтобы избежать продолжения движения по спирали внутрь Земли, экипаж на борту МКС или Центра управления полетами должен время от времени запускать двигатели, чтобы вывести его на более высокую орбиту.

Как перенос Хомана применим к межпланетным путешествиям?

Допустим, вы пытаетесь отправить космический корабль с Земли на Марс и хотите сделать это как можно эффективнее. Для этого ученые используют тот факт, что космический корабль уже на орбите перед запуском. Как это правда? Причина в том, что космический корабль находится на Земле, а Земля вращается вокруг Солнца.

Марс также вращается вокруг Солнца, но на гораздо большем расстоянии (или высоте над Солнцем). Ученые используют земную и марсианскую орбиты, чтобы установить так называемые перигелий и афелий.

Перигелий (самый близкий подход к Солнцу) будет на расстоянии орбиты Земли.
Афелий (самое дальнее расстояние от Солнца) будет на расстоянии орбиты Марса.

Ученые проектируют орбиту для ракеты, которая будет включать оба перигелий а также афелий. Другими словами, ракета на одной орбите вокруг Солнца будет совпадать с орбитой Земли в начале своего полета и совпадать с орбитой Марса в конце своего полета. Это известно как переходная орбита Хомана. Определенная часть солнечной орбиты ракеты, которая ведет ее от Земли к Марсу, называется ее траекторией.

Узнайте больше об исследовании космоса в мастер-классе бывшего астронавта Криса Хэдфилда.