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ホーマン遷移軌道

1925-01-01
  • Walter Hohmann
Spacecraft performing Hohmann transfer maneuver in astrodynamics.

(画像はイメージです)

ホーマン遷移軌道は、2つのエンジン噴射を用いて宇宙船を同一平面上の2つの円軌道間を移動させる軌道操作である。一般的に、これは最も燃料効率の良い2回噴射による軌道操作である。遷移軌道は、遠点と近点において初期軌道と最終軌道の両方に接する楕円軌道であり、1回目の噴射で楕円軌道に入り、2回目の噴射で円軌道にする必要がある。

ウォルター・ホーマンが1925年の著書『天体の到達可能性』で解説したホーマン軌道遷移マニューバは、効率的な軌道遷移の基準となるものです。このプロセスは、宇宙船が安定した円軌道にある状態から始まります。最初の噴射は、進行方向(運動方向)への推進力として瞬時に加えられます。これにより軌道にエネルギーが加えられ、円軌道から楕円軌道へと変化します。噴射点は、この新しい遷移楕円軌道の近点(最低点)となり、遠点(最高点)は、最終的な円軌道に接するように設計されます。

宇宙船はその後、この楕円軌道に沿って慣性飛行を行い、通常は軌道周期の半分ほど飛行します。遷移楕円の遠点に到達すると、2回目の順行噴射が実行されます。この2回目の噴射によってさらにエネルギーが加えられ、軌道の近点が遠点に一致するように上昇し、新しいより高い高度で軌道が円形化されます。ホーマン遷移軌道は最も デルタV 多くのシナリオにおいて効率的である一方、時間もかかる。最終軌道半径と初期軌道半径の比率が非常に大きい場合(約11.94以上)、二重楕円軌道による遷移の方が燃料効率が良い場合もあるが、さらに時間がかかる。

UNESCO Nomenclature: 3301
航空宇宙工学

タイプ

抽象システム

混乱

増分

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ヨハネス・ケプラーの惑星運動の法則
  • アイザック・ニュートンの法則 万有引力
  • 天体力学における二体問題の解法

アプリケーション

  • 衛星を転送 低地球軌道 (leo)から静止軌道(geo)へ
  • 地球軌道から火星軌道へ探査機を送る
  • 宇宙ステーションのランデブー操作を計画する
  • 惑星間ミッションのための標準軌道設計

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • automated systems for executing multi-stage hohmann transfers for 衛星コンステレーション
  • low-thrust equivalents of hohmann transfers using spiral trajectories for electric propulsion
  • software for calculating optimal launch windows based on hohmann transfer alignments
  • ‘hohmann-cycler’ concepts for regular transport between earth and mars
  • modified hohmann transfers that include a plane change maneuver mid-course
  • educational tools visualizing the energy changes during a hohmann transfer
  • on-orbit servicing vehicles that use hohmann transfers to move between client satellites
  • algorithms to find hohmann-like transfers in complex multi-body systems like the jupiter system
  • standardized mission kits for cubesats pre-programmed for leo-to-lunar hohmann transfers
  • financial instruments for hedging against fuel price volatility on standard hohmann routes
関連キーワード:ホーマン遷移軌道、軌道操作、宇宙力学、デルタV、燃料効率、楕円軌道、遠点、近点、軌道力学、ウォルター・ホーマン。

歴史的背景

ホーマン遷移軌道

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(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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