Was ist ein High Energy Transfer Orbit und was sind einige Beispiele für ihre Verwendung?

Zunächst einmal eine Definition einer Umlaufbahn mit niedrigem Energietransfer;

Eine Umlaufbahn mit niedrigem Energietransfer ist ...

1. Eine Umlaufbahn, die Transfers zwischen zwei zentralen Körpern (z. B. Erde - Mond) ermöglicht.
2. Eine Umlaufbahn, die dazu Energie aus einer anderen Quelle als dem Raumfahrzeug verwendet (am häufigsten Störungen durch die Sonne).

Eine Umlaufbahn mit hoher Energieübertragung erfüllt den obigen Punkt Nr. 2 im Grunde nicht.

Der Grund dafür, dass diese Arten von Umlaufbahnen typischerweise in Bezug auf Transfers zwischen zwei Zentralkörpern diskutiert werden, liegt an der Anforderung des zweiten Zentralkörpers, den Satelliten einzufangen . Dies unterscheidet sich von einer einfachen Änderung der großen Halbachse um einen einzelnen Körper, da die Änderungen aufgrund von Störungen typischerweise über einen viel, viel längeren Zeitraum wirken (denken Sie in den meisten Fällen über Jahre nach signifikanten Unterschieden*). Wenn es eine kleine Störung gibt, wenn Sie sich einem zweiten Körper nähern, werden die Dinge etwas komplizierter. Das könnte helfen:

XKCD-Schwerkraftbrunnen

Wenn Sie sich Gravitationsbrunnen ansehen, können Sie sehen, dass es Spitzen zwischen allen Objekten gibt. Wenn Sie sich Ihren Satelliten als Murmel vorstellen, könnten Sie mit einer gegebenen Energie X einen Gipfel hochrollen , aber nicht ganz über den Gipfel kommen – Sie würden auf den Planeten zurückfallen, den Sie verlassen haben. Aber wenn es ein wenig mehr Energie gäbe, nennen wir es w , dann könntest du es vielleicht gerade noch über den Gipfel schaffen. Sobald du über dem Gipfel bist, fällst du in den Gravitationsschacht des nächsten Körpers. Wenn wir jetzt sagen, wir brauchen 100 Energie (vergessen wir fürs Erste die Einheiten), um von Körper 1 zu Körper 2 zu gelangen, war X eindeutig kleiner als 100. Vielleicht war es 99, vielleicht war es 95, aber so oder so war es nicht genügend. w war jedoch winzig, vielleicht ~1% von X... also ungefähr 1 Energie. Zum Glück 99+1=100, also haben wir es geschafft. Das ist eine abgespeckte Version der Funktionsweise von Niedrigenergieübertragungen - es wird komplizierter, wenn Sie über 3 Körpersysteme sprechen (z. B. Erde-Mond-Übertragung in einem Sonnensystem), da die Besonderheiten der Umlaufbahn mitspielen müssen Stärken von solaren Störungen, aber Sie verstehen die Idee.

Eine Hohmann-Transferbahn ist eigentlich eine Hochenergie-Transferbahn, da sie energiereicher ist als die Niedrigenergie-Transferbahn. Es ist die energieeffizienteste Transferbahn, wenn Sie Störungen und externe Quellen ignorieren.

Zur weiteren Lektüre (und als Referenz zu dieser Antwort) würde ich vorschlagen: Low Energy Transfer to the Moon .

*Dies kann davon abhängen, nach welchen Arten oder Änderungen Sie suchen. Der Luftwiderstand wird exponentiell größer, je niedriger Ihre Perigäumshöhe ist; Der Sonnenstrahlungsdruck ist weniger höhenabhängig usw.

BEARBEITEN # 1 Benannte Transferbahnen sind schwer zu bekommen. Hohmann-Übertragungen sind ziemlich energiearm , aber in diesem Zusammenhang gelten sie als hochenergetisch – um hier klar zu sein;

Jede Transferbahn, die nicht von Energie aus externen Quellen (z. B. Sonnenstörungen usw.) profitiert, wird als hochenergetisch betrachtet. Eine Hohmann-Übertragung ist einfach die niedrigste Energie der Hochenergieübertragungen (das Beste vom Schlechtesten).

Transfers, die Areobreaking beinhalten, könnten auch als energiearm angesehen werden, da Sie den Schub erhalten, um die Bewegung des Raumfahrzeugs von einer anderen Quelle als dem Raumfahrzeug zu verzögern (Widerstand), aber praktisch gesprochen können Sie nicht zuverlässig in eine stabile Umlaufbahn einbrechen (sobald Sie mit dem Areobreak beginnen, Sie befinden sich auf die eine oder andere Weise auf Kollisionskurs mit dem Planeten, es sei denn, Sie machen eine weitere Verbrennung.

Ich habe noch nichts davon gehört, aber theoretisch könnte ich mir vorstellen, dass Sie ein Stabilisierungssystem für den Schwerkraftgradienten verwenden könnten, um die erforderliche Energie zu reduzieren. Die Schwingung aufgrund der Stabilisierung würde eine Energiequelle bereitstellen, vorausgesetzt, Sie bewegen sich auf Ihren zentralen Körper zu oder von ihm weg. Dies ist wichtig, da eine Neigungsänderung (ohne Berücksichtigung zonaler harmonischer Effekte) keine Änderung der Stabilisierungsschwingung bewirken würde.

Bei einer Umlaufbahn mit hoher Energieübertragung ist es weniger wichtig, die Zeit bis zum Abschluss des Manövers zu minimieren, als die Treibstoffverbrennung zu sparen, daher hat sie einen höheren Energieverbrauch als eine Umlaufbahn mit niedriger Energieübertragung.

Wie in der Diskussion der von Ihnen zitierten Frage erwähnt wurde, wurden HETOs häufig im Shuttle-Programm verwendet, um die Nutzung der bemannten Raumfahrt zu maximieren. Im Gegensatz zu LETOs, die in der Regel untersucht und abgestimmt werden, um eine optimale Lösung zu erreichen, oft von einem bestimmten Forscher, nach dem sie dann benannt werden, sind HETOs wahrscheinlich einmalige Berechnungen für einen bestimmten Umstand und sollten dies daher nicht erwarten genannt. Natürlich gibt es Ausnahmen von dieser Regel, z. B. einen direkten ballistischen Kollisionskurs, aber im Allgemeinen wird eine „Lasst uns heute so schnell wie möglich dorthin gelangen“-Umlaufbahn morgen keinen Namen mehr haben.