Rommøte

Rommøte mellom Gemini 6A og Gemini 7 romskip

Et rommøte , i astronautikk , er et organisert møte i rommet mellom romfartøy , eller mellom et romfartøy og et himmelobjekt [ 1 ] ved null eller svært lav relativ hastighet. Hvis det er et møte mellom to bemannede romfartøyer og de fortøyer til hverandre, kan det være kommunikasjon mellom de trykksatte rommene, noe som krever tilgjengelighet av et vanntett luftslusesystem.

Rommøtet krever gjennomføring av komplekse manøvrer som må fullføres på et minimum av tid uten for stort forbruk av drivmiddelreserven som fortsatt er tilgjengelig. Suksessen til et orbitalt møte avhenger spesielt av valget av et utskytningsvindu for "jeger"-fartøyet som lar det plasseres i et orbitalplan nær målet og av en svært nøyaktig beregning av posisjonene og hastighetene til de to fartøyene . Utviklingen av orbital rendezvous-teknikken utføres innenfor rammen av Gemini-programmet . Målet med dette er å tillate oppnåelse av møtet i månebane som er nødvendig for å lykkes med oppdragene til Apollo-programmet.

Det første rommøtet ble gjennomført påav astronaut Walter M. Schirra , sjef for Gemini 6 , med romfartøyet Gemini 7 . Etter denne datoen utgjorde møtene og fortøyningene for amerikanerne det avgjørende stadiet for ekspedisjonene til månen ( Apollo missions , 1969-1972). Og siden 1970-tallet har de regelmessig blitt utført som en del av drivstoffpåfyllingsoperasjoner eller skifte av mannskap på romstasjonen . Mens sovjeterne favoriserte automatisk møte, gjeldende for ubemannede fartøyer, overlot NASA ansvaret til mannskapene.

Siden 2011 er Kina den tredje nasjonen som har organisert rendezvous og dokking med romstasjoner.

Historisk

Kort tid etter den første flyturen til en mann i verdensrommet av Yuri Gagarin, fant embetsmenn og ingeniører fra datidens to rommakter, Sovjetunionen og USA , at realiseringen av et ambisiøst romprogram krevde mestring av teknikkene som tillot to romfartøyer å nærme seg hverandre for å fortøye. Denne teknikken blir spesielt viktig for den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA når sistnevnte velger å deltafor møteløsningen for månebanen for sitt Apollo-program . I dette scenariet går to av de tre besetningsmedlemmene ned på månebakken i et spesialfartøy, Apollo-månemodulen , og når oppdraget deres er fullført, går du tilbake i bane ombord på den samme modulen for å fortøye med hovedfartøyet ved slutten av en romlig møtemanøver. Denne løsningen ble vedtatt med motvilje av byrået fordi mannskapet kunne bli kondemnert ved feilmanøvrer, gitt den lille mengde drivmiddel som var tilgjengelig for å gjennomføre møtet. Etter denne avgjørelsen ble Gemini-programmet lansert for å utvikle rommøteteknikker.

Første forsøk

I 1962, da romkappløpet ble lansert mellom amerikanerne og sovjeterne, skjøt sistnevnte opp to Vostok -romskip med noen timers mellomrom . Nyheten vakte oppsikt (her minnet av et sovjetisk frimerke). Det er imidlertid på ingen måte et ekte møte, men en enkel gruppert flytur.

I 1962 og igjen i 1963 lanserte Sovjetunionen nesten samtidig et par romfartøy, Vostok 3 og 4 og deretter Vostok 5 og 6 . Bærerakettene fungerer i begge tilfeller perfekt og de to skipene følger en nesten identisk bane som gjør at de kan nærme seg 5 eller 6,5  km fra hverandre. Dette er fortsatt ikke et ekte rommøte fordi de to fartøyene ikke har noen evne til å manøvrere, og deres tilnærming er kun et resultat av en perfekt synkronisering av de to oppskytningene.

Det amerikanske romskipet Gemini har et fremdriftssystem for manøvrering i verdensrommet. Så, under Gemini 3 -flyvningen , blir Virgil Grissom den første mannen som foretar en baneendring. de, forsøkte hans kollega James McDivitt den første rommøtemanøveren ombord på Gemini 4 . Ved hjelp av rakettmotorene sine prøver den å komme så nært som mulig siste etappe av Titan II -raketten som plasserte den i bane kort tid før. Uten suksess.

de, forsøker Gemini 5 - astronautene en lignende operasjon. Etter to timers flytur kaster de ut fra baksiden av fartøyet en liten enhet som sender ut radiosignaler, "REP". Gordon Cooper prøver å sette i gang møteprosedyren, men et trykkfall i en av brenselcellene tvinger ham til å avbryte manøveren.

Datidens astronauter ble rekruttert blant erfarne testpiloter, men McDivitt og Cooper brukte sine flygerreflekser mens teknikkene for å styre et fly ikke var tilpasset reglene for rommekanikk . Dette er grunnen til at ingen av dem klarer å nå målet sitt [ 2 ] .

Første date

de, Walter Schirra gjør det første rommøtet.

Det første rommøtet er igjen et ubesvart møte. de, skal en Agena-rakett tjene som mål for romfartøyet Gemini 6 , bemannet av Walter Schirra og Thomas Stafford , som skal skytes opp like etter det. Flyplanen sørger ikke bare for et møte, men også for en dokking . Men Agena eksploderer seks minutter etter løftet og Gemini 6-oppdraget blir utsatt. de, før den kunne ta av på grunn av en ny teknisk hendelse, fløy Gemini 7 ut i verdensrommet med Frank Borman og James Lovell om bord. De drar på en lang flytur: to uker. Og det var til slutt den 15. at Schirra og Stafford tok av etter tur, med oppdraget om å komme så nært som mulig kollegene sine.

Schirra lyktes i å nærme seg Gemini 6 innen 30  cm fra Gemini 7, og i tjue minutter forble de to romfartøyene i formasjonen og holdt denne avstanden. Han ville senere si: «Noen fortalte meg... hvis du kommer nærmere enn 5  km , vil det være en date. Men dette er bare begynnelsen på arbeidet! Et møte er bare vellykket når den relative forskyvningen av de to kjøretøyene er null og avstanden mellom de to fartøyene er redusert til mindre enn 40 meter. Når dette målet er oppnådd, er møtemanøveren et enkelt spørsmål om å opprettholde posisjonen: du kan spille med avstand som om du var i en bil, et fly eller på et skateboard. » [ 3 ]

Etter dette oppdraget, og med unntak av sjeldne hendelser, vil alle rommøter bli fulgt av fortøyninger . Et unntak er imidlertid i : møtet mellom den amerikanske romfergen Discovery og den sovjetiske orbitalstasjonen Mir ( STS-63- oppdrag ).

Første fortøyninger

Hovedartikkel: Dokking (astronautikk) .
Den første plassdokkingen: Gemini 8 og Agena 8, i 1966.

de, Neil Armstrong lyktes i den første dokkingen av to maskiner i verdensrommet ved å koble sitt Gemini 8 -romfartøy til en scene av Agena 8-raketten, skutt opp kort tid før. Andre fortøyninger utføres med suksess mellom juli og( Gemini flights 10 til 12 ).

de, oppnår sovjeterne det første møtet og det første krysset mellom to ubemannede romskip Cosmos 186 og Cosmos 188 [ 4 ] .

Deres første forsøk på manuell fortøyning ble forsøkt innav Georgi Beregovoi ombord på Soyuz 3 , men den klarer ikke å feste seg til det ubemannede Soyuz 2-romfartøyet . Han nærmet seg den med 30  cm før han ga opp i frykt for å gå tom for drivstoff for manøvrene tilbake til jorden. Det var til slutt Soyuz 4 og 5 som, på, vellykket fortøyning, hvoretter en mannskapsoverføring finner sted med romvandring .

I, Apollo 10 -astronauter fullfører vellykket første møte og legger til kai i månebane. Suksessen med oppdraget deres gir grønt lys til menneskets første landing på månen, to måneder senere ( Apollo 11 -oppdraget ).

Det første møtet mellom to romfartøyer som tilhører to forskjellige nasjoner finner sted påmellom et Apollo-romfartøy og et Soyuz-romfartøy ( Apollo-Soyuz- prosjektet ).

Den første dokkingen som involverte mer enn to fartøyer skjedde i januar 1978 da Soyuz 27 landet på romstasjonen Salyut 6 , som Soyuz 26 hadde vært knyttet til i en måned.

Orbital rendezvous metoder

Orbital rendezvous mellom to skip er begrenset av reglene for orbital mekanikk. Utførelsen er kompleks og krever både tid og en mengde drivmiddel som raskt kan overstige tilgjengelige reserver dersom manøvrene ikke utføres med stor presisjon. Flere teknikker er utviklet.

Orbital mekanikk

Orbital rendezvous-manøveren involverer to skip: det jagede skipet, som vanligvis ikke manøvrerer særlig mye, og jegerskipet, som må endre bane for å legge til kai med det jagede skipet. Bevegelser i bane er ikke underlagt de samme lovene som på jordoverflaten: orbital mekanikk pålegger flere begrensninger [ 5 ]  :

  • Revolusjonsperioden til en satellitt avhenger av høyden. Varigheten av en bane øker med høyden.
  • Denne begrensningen brukes for å la jegerskipet ta igjen det jagede skipet. Ved å senke høyden reduserer jegeren vinkelavstanden med den jagede. Hvis han har overkjørt den jagede, må han bare øke høyden for at den skal innhente ham. Fartøyet som ligger lavere har høyere vinkelhastighet , ikke bare fordi avstanden som skal tilbakelegges er lavere, men også fordi banehastigheten er høyere.
  • Den mest effektive metoden for å utføre en orbital manøver er bruken av en Hohmann Transfer Orbit : for å heve høydepunktet til en bane, brukes fremdrift i et punkt 180° fra apogeum. Drivkraften utøves i flyretningen.
  • For at orbital-treffet skal finne sted, må de to fartøyene sirkulere i samme orbitalplan . Å endre baneplanet er en svært kostbar manøver: for eksempel hvis et skip skytes ut i lav bane med en banehelling på 28° og det må slutte seg til en geostasjonær bane(banehelling ved 0° og høyde 36 000 kilometer), må den bruke like mye drivstoff som om den ville heve banen til Månen (høyde 350 000 kilometer). Om mulig vil jegerskipet bli plassert på et baneplan nær den jaktede. Dersom en endring av jagerflyets baneplan må utføres, må manøveren utføres der de to skipenes baneplan krysser hverandre.

Sekvens av en orbital rendezvous

En orbital rendezvous finner sted i flere stadier:

  • jagerfartøyet settes først i bane i en høyde som er kompatibel med målskipet. Så når banen er stabilisert, hender det at de to maskinene er atskilt med en sirkelbue, det vil si at det ene fartøyet er foran det andre. Det er da nødvendig å plassere jagerfartøyet i en elliptisk bane slik at det får eller mister et forsprang på målfartøyet. Dette sies å være "overføringsbanen" .
  • når de to maskinene er ganske nærme (~5  km ), på tidspunktet for møtet, må den relative hastigheten til de to maskinene være null. For å gjøre dette må det utføres en retrograd skyvekraft (det vil si i motsatt retning av hastighetsvektoren). Når den relative hastigheten til de to maskinene og avstanden som skiller dem er lav nok, er møtet over. Hvis de to maskinene må komme nærmere, gjør vi det ganske enkelt ved å " skyve " dem mot hverandre.
  • Men for at to objekter skal forbli i samme bane permanent, må hastigheten deres være nøyaktig den samme (null relativ hastighet). For eksempel: hvis en av de to objektene oppnår en forskjell på 1  m/s med den andre maskinen, i løpet av en omløpsrevolusjon (90 minutter for den internasjonale romstasjonen ) vil de to maskinene være adskilt med mer enn 5  km .
  • dessuten, i bane, genererer en akselerasjon i retning av banen mekanisk en høydeøkning på grunn av sentrifugalkraft , mens omvendt en nedbremsing i banens retning genererer et høydetap . Så når de to maskinene er nærme nok, må den tangentielle og radielle hastigheten korrigeres.

Notater og referanser

  1. ↑ Fransk lov: dekret av 20. februar 1995 om terminologien for romvitenskap og -teknikker.
  2. ↑ Doug Ward, " Oral  History Transcript, James A. McDivitt  " , Elk Lake, Michigan, Lyndon B. Johnson Space Center , (konsulterte)
  3. ↑ " The Visitors "  , On The  Shoulders of Titans , NASA (tilgang)
  4. ↑ " Cosmos 186 "  , NSSDC Master Catalog NSSDC ID: 1967-105A  , NASA ( åpnet)
  5. ↑ Frank O'Brien , "  The Apollo Flight Journal  " , i Apollo flight journal , NASA , 1995-2017 (åpnet på)

Se også

På andre Wikimedia-prosjekter:

Relaterte artikler

Eksterne linker