Aerobraking/hu
A Levegőfékezés avagy légköri fékezés [Atmospheric braking] [Aerobraking] ~ levegőbefogás [aerocapture] egy technika, amelynek segítségével az eszköz egy égitesthez viszonyított sebességét üzemanyag-hatékonyan csökkenteni lehet a légellenállás [atmospheric drag] [drag] felhasználásával.
Általában mikor egy űrjármű egy égitest vonzáskörén belül kerül, az égitesthez viszonyított sebebessége túl nagy a befogáshoz, és mindenféle beavatkozás nélkül egyszerűen némi pályamódosulással átrepül a célpont mellett, majd valahol a hatásgömbje túloldalán távozva visszatér annak az égitestnek a hatásgömbjébe, ahonnan érkezett. Hogy csökkentsük a sebességet és keringési pályára fogathassuk be az eszközt, az eszköznek retrográd kell égettetnie a hajtóművét, vagy gravitációs fékezést kell alkalmaznia valamelyik hold segítségével (ha van), vagy ha a célpontnak van légköre, akkor levegőfékezést is lehet alkalmazni.
Contents
Kialakítás [Design]
Egy levegőfékezésre jól használható jármű tervezése esetén a fő kihívást a hőszabályozás, iránytartás és a megfelelő tömeg-légellenállás arány hármasának megfelelés jelenti.
Hőszabályozás [Heat management]
Az agresszívabban végrehajtott levegőfékezésnél a légköri belépéshez hasonlóan hőpajzsot kell használni a hőhatás ellen. Ilyenkor az ablatív anyag elszállítja a többlethőt, ami feleslegessé teszi a többi rendszer alkalmazását. A hőpajzs mögötti alkatrészeket egy burkolat mögé rejtéssel lehet megvédeni, ha a levegőfékezés közben elfordulást, vagy egyéb manővereket kell végrehajtani - különösen hosszabb járművekkel. Habár, amíg a jármű a hőpajzs takarásában halad, a védőburkolat felesleges. A hőre érzékeny alkatrészek, olyanok mint az érzékelők hatékonyan védhetők rekeszekbe rejtéssel.
Iránytartás [Stability]
Ahogy a légijárműveket, a levegőfékezést végző eszközöket is veszélyezteti a stabilitásvesztés és az átfordulás, ami a hőpjazs nélkül a légköri hatásnak kitett alkatrészek megsemmisüléséhez vezethet. A legjobb iránytartáshoz a tömegközéppontnak a tervezett haladási irány szerint előre kell helyezni, míg a többletlégellenállást adó féklapokat pedig a lehető leghátrébb kell elhelyezni. Az RCS és a reakciókerekek szintén segítenek az iránytartásban.
Tömeg-légellenállás arány [Mass-to-drag ratio]
Ez határozza meg, hogy az adott jármű milyen gyorsan fékeződik a levegőfékeződés során. Egy azonos méretű, de nagyobb tömegű jármű nehezebben fékeződik le. Egy adott tömeg pedig jobban fékeződik nagyobb légellenállás esetén.
Végrehajtás [Execution]
A levegőfékezés végrehajtása során a jármű mozgáspályájának kereszteznie kell az égitest felső légkörét. Megfelelő esetben a légellenállás az eszközt annyira le fogja lassítani, hogy a szökési pálya egy excentrikus keringési pályává válik. Miután az apoapszis lecsökkent a kívánt értékre a periapszist a légkör fölé kell növelni, hogy elkerüljük a további sebességcsökkenést, és stabil pályára kerüljünk.
Hátrányok [Disadvantages]
A levegőfékezés veszélyes manőver. A légkörbe való belépéskor a légkörrel való kölcsönhatásként veszélyesnek tűnő vörös lángok jelenek meg a jármű körül , de ezek a lángok majdnem teljesen veszélytelenek. A dinamikus légnyomás viszont mechanikai sérüléseket okozhat, első sorban a nyitva hagyott napelemek kerülhetnek veszélybe, ezért ezeket feltétlen be kell vonni a levegőfékezés előtt, de szélsőséges esetben akár az egész eszköz szétszakadása is bekövetkezhet, de még ennél is végzetesebb lehet a túlhevülés.
Ha egy jármű mélyen merül a légkörbe és így túl sokáig tartózkodik, akkor túl sok sebességet veszíthet és az apoapszis is a légkörbe kerülhet, és ezzel a légkör foglyává válhat. Ha ez történik, és nincs elég tolóerő a meneküléshez, akkor elkerülhetetlen a felszínnel való találkozás, ami küldetés végét jelentheti abban az esetben, ha ez nem volt része az eredeti küldetésnek. A legrosszabb esetben, ha az eszköz nem volt megfelelően felszerelve, azaz nem rendelkezik elég ejtőernyővel, vagy a TWR alacsony, vagy éppen szükséges üzemanyag hiányzik, akkor elkerülhetetlen felszínnek összeütközés.
Az ellentettje némileg kevésbé veszélyes. Ha az eszköz nem merült elég mélyre a légkörben, akkor nem veszít elég sebességet, hogy befogja az égitest. Általánosságban kijelenthető, hogy biztonságosabb levegőfékezést végrehajtani túl magasan, mint túl alacsonyan, mivel az elégtelen lefékeződés esetén viszonylag kevés Δv árán a hatássugáron belülre hozható a pálya apoapszisa, míg a periapszis a légkörön belül marad, így a további fordulókkal újabb levegőfékezésekkel tovább lehet csökkenteni az apoapszist. Habár némi üzemanyag kárba megy az apoapszis csökkentésével, de még így is jelentős mennyiséget lehet megtakarítani.
A többfordulós levegőfékezések esetén figyelni kell arra, hogy az apoapszisnál lényegesen kisebb mértékben, de valamelyest csökken a periapszis is.
Az ideális levegőfékezési magasság felől informálódhatsz az égitest cikkében. A következő bolygók és holdak rendelkeznek olyan légkörrel amelyben lehetséges a levegőfékezés:
Való világ [Real world]
A való világban, az levegőbefogás [aerocapture] egy olyan pályamódosítás amelynek célja a megcélzott égitest körüli pályára állás, míg a levegőfékezés [aerobraking] inkább esetében egy meglévő pálya apoapszisának csökkentése a cél. Ráadásul a levegőfékezést roppant konzervatív megközelítéssel tervezik meg, és az eszköz rendszerint többször is áthalad a ritka légkörön viszonylag csekély lassulással miközben elkerülik a turbulenciák és a súrlódás okozta túlhevülés hatásait.
Lásd még
- Levegőfékezés a Wikipédián
- Aerobraking on Wikipedia
- Aerocapture on Wikipedia
