טיוטה:אסטרודינמיקה
מכניקה המסלולית או אסטרודינמיקה היא ההגדרה לתזוזת עצמים בחלל (כוכב לכת, חללית או כל עצם אחר שיכול להימצא בחלל). התנועה של האובייקטים האלה בדרך כלל מחושבת מחוקי תנועה של ניוטון ושל הכבידה אוניברסלית.
ההבנה והפיתוח של האסטרודינמיקה מאפשרת תנועה קלה ויעילה יותר בחלל. בדומה לאווירודינמיקה (תנועת עצמים באוויר) והידרודינמיקה (תנועת עצמים במים), בתחום האסטרודינמיקה מתעניינים בפיתוח תזוזת עצמים בחלל. בחלל כמו בכדור הארץ, כדי לנוע צריך להפעיל כוח כלשהו על הגוף בחלל. כתוצאה מרמת החיכוך הנמוכה של הגוף עם הסביבה, הכוח שהגוף צריך להשקיע בתזוזתו והנעתו קטן יותר מאשר בכדור הארץ. משום שכל כוכב כתוצאה מגודלו העצום ״מייצר״ כוח משיכה רב, לכן באסטרודינמיקה מתחשבים בכוח משיכה זה כאשר מתכננים את מסלולה של החללית, או על תנועתה בחלל תוך כדי חסכון בדלק ואנרגיה.
מכניקה שמימית מתייחסת באופן רחב יותר את הדינמיקה הסיבובית של מערכות בהשפעת הכבידה כגון מערכות כוכבים, כוכבי לכת, ירחים וכוכבים שביט. המכניקה המסלולית מתמקדת מסלולי חללית, כולל תמרונים שונים בחלל, שינויי מסלול העצם, ומעבר בין כוכבים, ועוזרת למתכנני המשימה לחזות את התוצאות של התמרונים המתבצעים.
טכניקות מעשיות[עריכת קוד מקור | עריכה]
הכללים הבאים שימושיים עבור מצבים של ניווט בחלל על ידי מכניקה קלאסית תחת הנחות סטנדרטיות של אסטרודינאמיקה. להלן הכללים: הדוגמה הספציפית שנתונה היא של לוויין המקיף כוכב לכת, אבל כללי האסטרודינאמיקה יכולים לחול גם על מצבים אחרים, כגון מסלולים של גופים קטנים סביב כוכב כגון השמש.
חוקי קפלר של תנועה פלנטרית:
מסלולים הם אליפטי, עם גוף כבד במיקוד אחד של האליפסה. מקרה מיוחד זה הוא מסלול מעגלי (מעגל הוא מקרה מיוחד של אליפסה) עם הכוכב במרכז.
קו הנמשך מהפלנטה ללוויין מחליף שטחים שווים בזמנים שווים, ולא משנה איזה חלק של המסלול נמדד.
הריבוע של תקופת מסלולו של הלוויין הוא יחסי לקובייה של המרחק הממוצע שלו מהפלנטה.
ללא הפעלת כוח (כגון ירי רקטות), לא ישתנו אורך וצורת מסלול הלוויין.
לווין במסלול נמוך (או חלק נמוך של מסלול אליפטי) נע במהירות רבה יותר ביחס לפני השטח של כדור הארץ מאשר לוויין במסלול גבוה יותר (או חלק גבוה של מסלול אליפטי), בשל המשיכה הכבידה חזקה קרוב יותר לכוכב הלכת.
אם הדחיפה מוחלת בנקודה אחת בלבד במסלול הלוויין, היא תחזור לאותה נקודה בכל מסלול עוקב, אם כי שאר דרכה ישתנה. לכן אי אפשר לנוע ממסלול מעגלי אחד למשנהו עם יישום קצר אחד של דחף.
ההשלכות של הכללים של המכניקה השמימית הם לפעמים אנטי-אינטואיטיביים. לדוגמה, אם שתי חלליות נמצאות באותו מסלול מעגלי ורוצים לעגון, אלא אם כן הם קרובים מאוד, כלי השיט הנגרר לא יכול פשוט לירות את המנועים שלו כדי להגיע מהר יותר. זה ישנה את צורת מסלולו, מה שיגרום לגובה ולאט למעשה להאט יחסית למלאכה המובילה, חסר היעד. המפגש בחלל לפני עגינה בדרך כלל לוקח מספר רב של מנועי מנוע מחושב במספר תקופות מחזוריות הדורשות שעות או אפילו ימים כדי להשלים.
במידה שההנחות הסטנדרטיות של האסטרודינמיקה אינן מתבצעות לפי המתוכנן, המסלולים ישתנו מאלה שחושבו. לדוגמה, גרור אטמוספרי פשוט הוא גורם סיבוך נוסף עבור אובייקטים במסלול כדור הארץ. כללים אלו אינם מדויקים כלל כאשר מתארים שני גופים או יותר שיש להם מסה דומה. המכניקה השמימית משתמשת בכללים כלליים יותר החלים על מגוון רחב יותר של מצבים. חוקי התנועה הפלנטרית של קפלר, שיכולים להיות נגזרים מתמטית מחוקי ניוטון, מחזיקים אך ורק בתיאור תנועתם של שני גופים כבדים בהעדר כוחות שאינם כבדים. בסמיכות של אובייקטים גדולים כמו כוכבים ההבדלים בין מכניקה קלאסית ותורת היחסות הכללית יכולים להיות חשובים.