Was ist eine nahezu geradlinige Halobahn?

Halo-Orbit-Familien existieren in der Nähe der Librationspunkte L1, L2 und L3. Dieses Video konzentriert sich auf die Halo-Familien L1 und L2. An jedem Librationspunkt gibt es nördliche und südliche Familien. Die nördliche Familie ist identisch mit der südlichen Familie, aber über die xy-Ebene gespiegelt.

An jedem Punkt gabelt sich die Familie von der planaren Lyapunov-Familie von Bahnen. Das heißt, der erste Halo in der Familie ist planar, und er ist auch ein Mitglied der nierenbohnenförmigen Lyapunov-Familie. Sie können in z-Richtung nach oben gehen und ein weiteres Mitglied der Halo-Familie finden. Und steigen Sie wieder auf, um den nächsten zu finden. Die Familie entwickelt sich also aus der Ebene heraus, wie Sie im Video sehen, und sie wächst weiter und nähert sich der kleineren Primärzelle (dem Mond, wenn wir im Erde-Mond-System arbeiten). Die nahezu geradlinigen Halo-Umlaufbahnen sind die hohen, fast polaren, die dem Mond sehr nahe kommen. Wie werden sie definiert?

Wir haben die NRHOs als diejenigen Mitglieder der Halo-Familien definiert, deren Stabilitätsindizes begrenzt sind. Das heißt, sie sind in einer linearen Analyse marginal stabil oder fast stabil. Sie können ein Diagramm der Stabilitätsindizes der L1- und L2-Halo-Familien, eine Vergrößerung der NRHO-Anteile der beiden Familien und die Schmetterlinge als Bonus in Abbildung 2 dieses Dokuments sehen: https://engineering.purdue. edu/people/kathleen.howell.1/Publications/Conferences/2017_AAS_DavPhiHow.pdf

Schauen Sie sich das obere Diagramm in Abbildung 2b an. Sehen Sie, wie die Stabilitätsindizes begrenzt sind (mit einem Wert von 3 oder weniger), bis Sie einen Perilunenradius (RP) von 16.000 oder 18.000 km erreichen, und dann beginnen die Stabilitätsindizes schnell zu wachsen? Wir haben „NRHO“ so definiert, dass es links von dieser Verzweigung liegt – jene Halos mit begrenzten Stabilitätseigenschaften. Es gibt eine weitere Verzweigung ganz links in diesen Diagrammen, wo der Stabilitätsindex gleich 1 ist. Sie können es für die rote L2-Linie sehen; Für die blaue L1-Linie liegt dieser Punkt unter der Mondoberfläche und ist nicht in der Darstellung enthalten. Diese Gabelung markiert die untere Grenze des NRHO-Anteils der Halo-Familien.

Warum sind sie besonders? Wie in Ryan Whitleys Artikel besprochen, den Sie verlinkt haben, sind sie günstig für den Ein- und Ausstieg, was schön ist, wenn Ihr Raumschiff als Ausgangspunkt für Erkundungen dienen soll, während andere Schiffe kommen und gehen. Sie bieten auch eine wirklich großartige Abdeckung des Mondsüdpols, da sie schnell um den Nordpol herumpeitschen und fast ihre ganze Zeit auf der Südhalbkugel verbringen. Siehe: https://engineering.purdue.edu/people/kathleen.howell.1/Publications/Journals/2008_JSR_GreOziHowFol.pdf

Außerdem sind sie nahezu stabil. Wenn Sie in einem flacheren, weniger stabilen Halo ein Positionshaltungsmanöver verpassen oder eine unerwartete Störung haben, können Sie dem Halo in nur wenigen Wochen oder weniger entkommen. In einem NRHO bedeutet der niedrigere Stabilitätsindex, dass ein verpasstes Manöver oder eine Störung Ihre Umlaufbahn weniger beeinträchtigt und mehr Zeit zum Erholen bleibt, bevor das Raumschiff die Umlaufbahn verlässt. Eine Wartung des Soorbits (oder Stationshaltung) ist erforderlich, aber es gibt mehr Erholungszeit als in einem flacheren Erde-Mond-Halo, wie Artemis flog.

Abbildung zur Verdeutlichung:

Abbildung 2b aus diesem Papier :