uzay buluşması

Gemini 6A ve Gemini 7 uzay gemileri arasındaki uzay buluşması

Astronotikte bir uzay buluşması , uzay aracı arasında veya bir uzay aracı ile bir gök cismi [ 1 ] arasında sıfır veya çok düşük bağıl hızda organize bir uzay karşılaşmasıdır . İki insanlı uzay aracının buluşma yeriyse ve birbirlerine demirliyorlarsa, su geçirmez bir hava kilidi sisteminin mevcudiyetini gerektiren basınçlı alanlar arasında iletişim olabilir.

Uzay buluşması, halen mevcut olan itici gaz rezervinin aşırı tüketimi olmadan minimum sürede tamamlanması gereken karmaşık manevralar yapılmasını gerektirir . Bir yörünge buluşmasının başarısı, özellikle , "avcı" gemi için hedefine yakın bir yörünge düzlemine yerleştirilmesine izin veren bir fırlatma penceresi seçimine ve iki geminin konumlarının ve hızlarının çok hassas bir şekilde hesaplanmasına bağlıdır. . Yörünge buluşma tekniğinin geliştirilmesi Gemini programı çerçevesinde gerçekleştirilir . Bunun amacı , Apollo programının görevlerinin başarısı için gerekli olan Ay yörüngesindeki buluşmanın gerçekleştirilmesine olanak sağlamaktır..

İlk uzay buluşması gerçekleştirildiGemini 7 uzay aracıyla Gemini 6'nın komutanı astronot Walter M. Schirra tarafından . Bu tarihten sonra Amerikalılar için Ay'a yapılan seferlerin ( Apollon misyonları , 1969-1972) belirleyici aşamasını buluşma ve demirlemeler oluşturdu. Ve 1970'lerden beri, yakıt ikmali operasyonlarının veya uzay istasyonu mürettebat değişikliklerinin bir parçası olarak düzenli olarak gerçekleştiriliyorlar . Sovyetler, insansız araçlar için geçerli olan otomatik buluşmayı tercih ederken, NASA sorumluluğu mürettebata emanet etti.

2011'den beri Çin, uzay istasyonlarıyla buluşma ve yanaşma düzenleyen üçüncü ülke.

Tarihi

Bir adamın uzaya ilk uçuşundan kısa bir süre sonra Yuri Gagarin tarafındanZamanın iki uzay gücü olan Sovyetler Birliği ve Amerika Birleşik Devletleri'nin yetkilileri ve mühendisleri, iddialı bir uzay programının gerçekleştirilmesinin, iki uzay aracının demirlemek için birbirine yaklaşmasına izin veren tekniklerde ustalaşmayı gerektirdiğini keşfettiler. Bu teknik , ikincisi tercih ettiğinde, Amerikan uzay ajansı NASA için özellikle gerekli hale gelir .Apollo programı için ay yörüngesinde buluşma çözümü için . Bu senaryoda, üç mürettebat üyesinden ikisi özel bir gemiyle, Apollo ay modülüyle Ay'a iner ve görevleri tamamlandıktan sonra, aynı modülle yörüngeye geri döner ve sonunda ana gemiye demir atar. mekansal bir buluşma manevrası. Bu çözüm, teşkilat tarafından gönülsüzce benimsendi çünkü mürettebat, buluşmayı gerçekleştirmek için mevcut olan az miktarda itici gaz göz önüne alındığında, hatalı manevralar durumunda kınanabilirdi. Bu kararın ardından uzay buluşma teknikleri geliştirmek için Gemini programı başlatıldı.

İlk denemeler

1962'de Amerikalılar ve Sovyetler arasında uzay yarışı başlatıldığında Sovyetler birkaç saat arayla iki Vostok uzay gemisini fırlattı . Haber bir sansasyon yarattı (burada bir Sovyet posta pulu ile anılıyor). Ancak, bu hiçbir şekilde gerçek bir toplantı değil, basit bir grup uçuşudur.

1962'de ve yine 1963'te, Sovyetler Birliği neredeyse aynı anda bir çift uzay aracını, Vostok 3 ve 4'ü ve ardından Vostok 5 ve 6'yı fırlattı . Her iki durumda da rampalar mükemmel çalışıyor ve iki gemi , birbirlerinden 5 veya 6,5 ​​km yaklaşmalarına izin veren neredeyse aynı yörüngeyi takip ediyor  . Bu hala gerçek bir uzay buluşması değil çünkü iki geminin manevra kabiliyeti yok ve yakınlaşmaları sadece iki fırlatmanın mükemmel senkronizasyonundan kaynaklanıyor.

Amerikan uzay gemisi Gemini , uzayda manevra yapmak için bir tahrik sistemine sahiptir. Böylece, Gemini 3 uçuşu sırasında Virgil Grissom , yörünge değişikliği yapan ilk kişi oldu. themeslektaşı James McDivitt , Gemini 4'te ilk uzay buluşma manevrasını denedi . Roket motorlarını kullanarak, kendisini kısa bir süre önce yörüngeye yerleştiren Titan II roketinin son aşamasına olabildiğince yaklaşmaya çalışır . Başarısız.

the, Gemini 5 astronotları benzer bir operasyon girişiminde bulunur. İki saatlik uçuştan sonra, gemilerinin arkasından radyo sinyalleri yayan küçük bir cihaz olan "REP" fırlatırlar. Gordon Cooper buluşma prosedürünü başlatmaya çalışır, ancak yakıt hücrelerinden birindeki basınç düşüşü onu manevrayı iptal etmeye zorlar.

Zamanın astronotları deneyimli test pilotları arasından alınıyordu ama McDivitt ve Cooper pilot reflekslerini kullanırken, uçak kullanma teknikleri uzay mekaniği kurallarına uyarlanmamıştı . Bu yüzden hiçbiri amacına ulaşamıyor [ 2 ] .

İlk buluşma

the, Walter Schirra ilk uzay buluşmasını yapar.

İlk uzay buluşması yine kaçırılmış bir buluşmadır. the, Walter Schirra ve Thomas Stafford tarafından yönetilen Gemini 6 uzay aracı için bir Agena roketi hedef olarak hizmet edecek ve kısa bir süre sonra fırlatılacak. Uçuş planı sadece bir buluşma değil, aynı zamanda bir yanaşma da sağlar . Ancak Agena, kalkıştan altı dakika sonra patlar ve Gemini 6 görevi ertelenir. the, yeni bir teknik olay nedeniyle kalkamadan Gemini 7 , gemide Frank Borman ve James Lovell ile uzaya uçtu . Uzun bir uçuş için ayrılıyorlar: iki hafta. Ve nihayet ayın 15'inde Schirra ve Stafford, meslektaşlarına mümkün olduğunca yaklaşma misyonuyla sırayla yola çıktılar.

Schirra, Gemini 6'ya Gemini 7'ye 30 cm yaklaşmayı başardı  ve iki uzay aracı yirmi dakika boyunca bu mesafeyi koruyarak düzende kaldı. Daha sonra şöyle derdi: “Biri bana dedi ki… 5  km'den fazla yaklaşırsan bu bir randevu olur. Ama bu işin sadece başlangıcı! Bir buluşma ancak iki aracın göreli yer değiştirmesi sıfır olduğunda ve iki araç arasındaki mesafe 40 metrenin altına düştüğünde başarılı olur. Bu hedefe ulaşıldığında, buluşma manevrası basit bir konum koruma meselesidir: sanki bir arabada, uçakta veya kaykaydaymışsınız gibi mesafeyle oynayabilirsiniz. » [ 3 ]

Bu görevden sonra ve nadir olaylar hariç, tüm uzay buluşmalarını demirlemeler takip edecek . Bununla birlikte, bir istisna: Amerikan uzay mekiği Discovery ile Sovyet yörünge istasyonu Mir  arasındaki buluşma ( STS-63 görevi ).

İlk demirleme

Ana madde: Yerleştirme (uzay bilimi) .
İlk uzay kenetlenmesi: 1966'da Gemini 8 ve Agena 8.

theNeil Armstrong , Gemini 8 uzay aracını kısa bir süre önce fırlatılan Agena 8 roketinin bir aşamasına bağlayarak iki makineyi uzaya ilk kenetlemeyi başardı . Diğer bağlamalar Temmuz ve Temmuz ayları arasında başarıyla gerçekleştirilir.( Gemini uçuşları 10 - 12 ).

theSovyetler ilk buluşmayı ve iki insansız uzay aracı Cosmos 186 ve Cosmos 188 arasındaki ilk kavşağı elde etti [ 4 ] .

İlk manuel bağlama denemeleri,Soyuz 3'te Georgi Beregovoi tarafından ama insansız Soyuz 2 uzay aracına bağlanmayı başaramadı . Dünya'ya dönüş manevraları için yakıtın bitme korkusuyla pes etmeden önce ona 30  cm yaklaştı. Nihayetinde Soyuz 4 ve 5 oldu ., başarılı bir şekilde demirleme ve ardından uzay yürüyüşü ile bir mürettebat transferi gerçekleştirilir .

İçinde, Apollo 10 astronotları ilk buluşmayı ve ay yörüngesine yanaşmayı başarıyla tamamladı. Görevlerinin başarısı, iki ay sonra ( Apollo 11 görevi ) insanın Ay'a ilk inişine yeşil ışık yakar .

İki farklı ulusa ait iki uzay aracı arasındaki ilk buluşma,bir Apollo uzay aracı ile bir Soyuz uzay aracı arasında ( Apollo-Soyuz projesi ).

İkiden fazla gemiyi içeren ilk yanaşma, Ocak 1978'de Soyuz 27 , Soyuz 26'nın bir aydır bağlı olduğu Salyut 6 uzay istasyonuna indiğinde meydana geldi.

Yörünge buluşma yöntemleri

İki gemi arasındaki yörüngesel buluşma, yörünge mekaniği kuralları tarafından sınırlandırılmıştır. Uygulaması karmaşıktır ve hem zaman hem de manevralar büyük bir hassasiyetle gerçekleştirilmezse mevcut rezervleri hızla aşabilecek miktarda itici gaz gerektirir. Çeşitli teknikler geliştirilmiştir.

yörünge mekaniği

Yörüngesel buluşma manevrası iki gemiyi içerir: genellikle çok fazla manevra yapmayan takip edilen gemi ve takip edilen gemiye yanaşmak için yörüngesini değiştirmesi gereken avcı gemisi. Yörüngedeki hareketler, Dünya yüzeyindekilerle aynı yasalara tabi değildir: yörünge mekaniği çeşitli kısıtlamalar getirir [ 5 ]  :

  • Bir uydunun dönme süresi , yüksekliğine bağlıdır. Bir yörüngenin süresi irtifa ile artar.
  • Bu kısıtlama, avcı gemisinin takip edilen gemiye yetişmesini sağlamak için kullanılır. Avcı irtifasını düşürerek avlananla olan açısal mesafeyi azaltır. Avlananı geçtiyse, ona yetişmesi için irtifasını artırması yeterlidir. Daha alçakta bulunan geminin açısal hızı daha yüksektir, sadece katedilecek mesafe daha kısa olduğu için değil, aynı zamanda yörünge hızı daha yüksek olduğu için.
  • Bir yörünge manevrası gerçekleştirmenin en etkili yöntemi , bir Hohmann Transfer Yörüngesinin kullanılmasıdır: bir yörüngenin tepe noktasını yükseltmek için, apojeden 180°'lik bir noktada itme gücü kullanılır. İtme uçuş yönünde uygulanır.
  • Yörüngesel buluşmanın gerçekleşmesi için, iki geminin aynı yörünge düzleminde dolaşması gerekir . Yörünge düzlemini değiştirmek çok maliyetli bir manevradır: örneğin, bir gemi 28°'lik bir yörünge eğimiyle alçak yörüngeye fırlatılırsa ve sabit bir yörüngeye katılması gerekiyorsa(0°'de yörünge eğimi ve 36.000 kilometre yükseklikte), yörüngesini Ay'a (yükseklik 350.000 kilometre) yükseltmek istiyormuşçasına yakıt harcamak zorundadır. Mümkünse avcı gemisi avlanana yakın bir yörünge düzlemine yerleştirilecektir. Savaş uçağının yörünge düzleminde bir değişiklik yapılması gerekiyorsa, manevra iki geminin yörünge düzlemlerinin kesiştiği yerde yapılmalıdır.

Bir yörünge buluşmasının sırası

Bir yörünge buluşması birkaç aşamada gerçekleşir:

  • savaş gemisi öncelikle hedef gemi ile uyumlu bir irtifada yörüngeye oturtulur. Sonra yörünge sabitlendiğinde, iki makine bir daire yayı ile ayrılır, yani bir gemi diğerinin önündedir. Daha sonra, savaş gemisini eliptik bir yörüngeye yerleştirmek , böylece hedef gemide bir liderlik kazanması veya kaybetmesi gerekir. Bunun "aktarma" yörüngesi olduğu söylenir .
  • iki makine oldukça yakın olduğunda (~5  km ), buluşma anında iki makinenin bağıl hızı sıfır olmalıdır. Bunu yapmak için geriye dönük bir itme gerçekleştirilmelidir (yani hız vektörünün tersi yönde). İki makinenin göreli hızı ve onları ayıran mesafe yeterince düşük olduğunda, buluşma sona erer. İki makinenin yakınlaşması gerekiyorsa, bunu basitçe onları birbirine doğru " iterek " yapacağız.
  • ancak, iki nesnenin aynı yörüngede kalıcı olarak kalması için hızlarının tamamen aynı olması gerekir (sıfır bağıl hız). Örneğin: iki nesneden biri diğer makine ile 1  m/s fark elde ederse, bir yörünge devrimi alanında ( Uluslararası Uzay İstasyonu için 90 dakika) iki makine birbirinden 5 km'den fazla ayrılacaktır  .
  • ayrıca yörüngede, yörünge yönündeki bir hızlanma mekanik olarak merkezkaç kuvveti nedeniyle irtifada bir artış oluştururken , tersine yörünge yönündeki bir yavaşlama irtifa kaybına neden olur. Bu nedenle, iki makine yeterince yakın olduğunda, teğetsel ve radyal hız düzeltilmelidir.

Notlar ve referanslar

  1. ↑ Fransız hukuku: uzay bilimleri ve tekniklerinin terminolojisine ilişkin 20 Şubat 1995 tarihli kararname.
  2. ↑ Doug Ward, " Sözlü  Tarih Transkripti, James A. McDivitt  " , Elk Lake, Michigan, Lyndon B. Johnson Uzay Merkezi , (danışıldı)
  3. ↑ " Ziyaretçiler "  , Titanların  Omuzlarında , NASA (erişildi)
  4. ↑ " Cosmos 186 "  , NSSDC Ana Katalog NSSDC Kimliği: 1967-105A  , NASA ( erişildi)
  5. ↑ Frank O'Brien , "  The Apollo Flight Journal  " , Apollo uçuş günlüğünde , NASA , 1995-2017 (erişildi:)

Şuna da bakın:

Diğer Wikimedia projelerinde:

İlgili Makaleler

Dış bağlantılar