ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

Τροχιά μετάβασης Hohmmann (Hohmmann Transfer Orbit)

• Τι είναι η μετάβαση Hohmmann;
   
  Η τροχιά μετάβασης Hohmmann (Hohmmann Transfer Orbit - HTO) ονομάζεται η τροχιά την οποία ακολουθεί ένας δορυφόρος για να μεταβεί από μια ελλειπτική τροχιά σε μία άλλη, με τη σπατάλη της ελάχιστης δυνατής ενέργειας. Στην περίπτωση του LunarSAT, η HTO είναι ελλειπτική τροχιά με περίγειο το περίγειο της Ariane 5 GTO και απόγειο το ύψος της (σχεδόν) κυκλικής τροχιάς της Σελήνης.
   

• Ποια τα πλεονεκτήματά της;
  
  (Α) Μικρή κατανάλωση ενέργειας
  
  (Β) Λίγα απαιτούμενα καύσιμα οπότε και αύξηση ωφέλιμου βάρους δορυφόρου
  
  (Γ) Μικρή διάρκεια για την ολοκλήρωσή της μετάβασης
   

• Ποια τα μειονεκτήματά της;
  
  (Α) Η κατανάλωση ενέργειας είναι μικρή μόνο για μετάβαση στο ίδιο τροχιακό επίπεδο
  
  (Β) Οι αλλαγές τροχιακού επιπέδου απαιτούν σημαντική ποσότητα ενέργειας (μεγάλη κατανάλωση καυσίμων)
   

• Είναι αυτός ο τύπος μετάβασης κατάλληλος για το LunarSAT;
  
  Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο (προδιαγραφές αποστολής) τo LunarSAT θα ξεκινήσει το ταξίδι του από μια Ariane GTO για να μεταβεί προς τη Σελήνη. Το επίπεδο μιας τέτοιας τροχιάς σχηματίζει μεγάλη κλίση με αυτό της σεληνιακής τροχιάς (μειονέκτημα για HTO).
   
  Η HTO, συνεπώς, είναι σ' αυτή την περίπτωση αποτελεσματική μόνο αν το απόγειο της βρίσκεται πάνω στον ένα από τους δύο κόμβους (nodes) (βλέπε 1ο κεφάλαιο) των επιπέδων των τροχιών της Σελήνης και του διαστημοπλοίου. Αν η Σελήνη διέρχεται από έναν κόμβο τη στιγμή που το LunarSAT βρίσκεται στο απόγειο της HTO, δεν χρειάζεται αλλαγή επιπέδου τροχιάς.
   
  Αυτό όμως συμβαίνει μόνο λίγες φορές το χρόνο, κάτι που σημαίνει πως υπάρχουν λίγες δυνατές ημερομηνίες εκτόξευσης (launch windows).
   
  Επίσης, απλοί υπολογισμοί δείχνουν πως αν το Lunarsat ακολουθήσει HTO, θα συναντήσει τη Σελήνη με σχετική ταχύτητα 0.8 km/sec. Για να εισέλθει σε τροχιά, η σχετική ταχύτητα πρέπει να μειωθεί σημαντικά, κάτι που σημαίνει τεράστια κατανάλωση καυσίμων.
   
  Τέλος, πρέπει να σημειωθεί πως η μετάβαση HTO δεν εξασφαλίζει πως το Lunarsat θα συναντήσει τη Σελήνη πάνω από το Νότιο Πόλο της, όπως απαιτεί το πλάνο της αποστολής. Αυτό εξασφαλίζεται με μία επιπλέον διόρθωση πορείας, κάτι που αυξάνει ακόμα περισσότερο την ποσότητα των απαιτούμενων καυσίμων.
   
  Στην περίπτωση της αποστολής του Lunarsat συνεπώς, η ΗΤΟ δε συμφέρει, κυρίως γιατί ο δορυφόρος έχει μικρό απόθεμα καυσίμων. Στην ουσία, οι δυνατότητες του διαστημοπλοίου σε συνδυασμό με τις απαιτήσεις της HTO, ελαχιστοποιούν την αξία του πλεονεκτήματος (Α).

Διελλειπτική μετάβαση (Bi-elliptic transfer orbit)

• Τι είναι η διελλειπτική μετάβαση;
   
  Με την τροχιά αυτή εκμεταλλευόμαστε το γεγονός πως με όσο μικρότερη ταχύτητα κινείται ένας δορυφόρος, τόσο λιγότερη ενέργεια απαιτείται από τις μηχανές του για αλλαγή επιπέδου της τροχιάς του. Έτσι, στην περίπτωση που χρειάζεται αλλαγή του τροχιακού επιπέδου, αυτή θα γίνει στο απόγειο της αρχικής τροχιάς, το οποίο τοποθετείται σε πολύ μεγάλη απόσταση από τη Γη, με σκοπό την όσο δυνατόν καλύτερη αξιοποίηση της παραπάνω αρχής.
   

• Ποια τα πλεονεκτήματά της;

(A) Μικρή κατανάλωση ενέργειας για αλλαγή τροχιακού επιπέδου

(B) Λιγότερα απαιτούμενα καύσιμα οπότε και αύξηση ωφέλιμου βάρους δορυφόρου

• Ποια τα μειονεκτήματά της;

(Α) Μεγάλη διάρκεια για την ολοκλήρωσή της

• Είναι αυτός ο τύπος μετάβασης κατάλληλος για το LunarSAT;

Στην περίπτωση του LunarSAT, ο δορυφόρος με μία μικρή μεταβολή της ταχύτητάς του στο περίγειο της Ariane 5 GTO, μπορεί να ανεβάσει σημαντικά το απόγειό του (βλέπε 1ο κεφάλαιο) και να βρεθεί σε απόσταση 1 εκ. χιλιομέτρων από τη Γη, πολύ πιο μακριά από την τροχιά της Σελήνης (πρώτη έλλειψη μετάβασης προς τη Σελήνη). Για το σκοπό αυτό απαιτείται κατά 70-80 m/sec περισσότερη αύξηση της ταχύτητας, σε σχέση με αυτή που απαιτείται για την ανύψωσή του απόγειου στο ύψος της Σεληνιακής τροχιάς (μετάβαση Hohmmann).

Στο νέο απόγειο (1 εκατ. km) θα εκτελεστεί ο ελιγμός αλλαγής τροχιακού επιπέδου που θα οδηγήσει το δορυφόρο σε τροχιά τέτοιας κλίσης που να καταλήγει σε συνάντηση με τη Σελήνη με μικρή σχετική ταχύτητα. Για το σκοπό αυτό απαιτούνται περίπου 300 m/sec μεταβολή στην ταχύτητα (δεύτερη έλλειψη μετάβασης προς τη Σελήνη => διελλειπτική μετάβαση).

Σε κάποιο σημείο στη νέα του τροχιά, το LunarSAT συναντάει τη Σελήνη, κινούμενο ως προς αυτή με μικρή τιμή σχετικής ταχύτητας και η ενέργεια που χρειάζεται για να εισέλθει σε τροχιά είναι σαφώς μικρότερη απ' ότι χρειάζεται στην περίπτωση μετάβασης τύπου Hohmmann.

Μειονέκτημα, όχι όμως σημαντικό, αποτελεί το γεγονός πως η συγκεκριμένη τροχιά μετάβασης απαιτεί για την ολοκλήρωσή της τουλάχιστον 50 ημέρες, ενώ ταυτόχρονα δεν εξασφαλίζει πως το LunarSAT θα συναντήσει τη Σελήνη πάνω από το Νότιο Πόλο της, όπως απαιτείται από το πλάνο της αποστολής. Για το σκοπό αυτό ίσως απαιτηθεί διορθωτική πυροδότηση, δηλαδή επιπλέον κατανάλωση καυσίμων.

Φαίνεται πως η συγκεκριμένη μέθοδος μετάβασης αποτελεί μια καλή λύση για το LunarSAT. Και πάλι, όμως, η ποσότητα των απαιτούμενων καυσίμων, αν και είναι σχετικά μικρή, είναι κοντά στο όριο των δυνατοτήτων του δορυφόρου και των απαιτήσεων της αποστολής. Υπάρχει άραγε καλύτερη λύση;