Ay doğrultusuna giriş

Ay-Doğrultusuna giriş (İng: trans-lunar injection - TLI), bir   uzay aracının Ay'a varmasına sebep olacak doğrultuya (İng:) yerleştiren bir çeşit  itkili manevradır (İng:).

Tipik bir Ay'a geçiş doğrultusu/rotası Hohmann geçişlerine çok benzemektedir, ancak Hiten sondasında olduğu gibi bazı durumlarda  düşük-enerjili geçiş rotası da (İng:) kullanılmıştır. Dünya-Ay sistemi dışındaki kaynaklardan önemli ölçüde yer-çekimsel etkiye maruz kalmayan kısa süreli görevler için  hızlı bir Hohmann geçiş rotası genellikle daha kullanışlıdır.

Bir uzay aracı, Dünya etrafındaki duraklama yörüngesinden (İng:)  Ay doğrultusuna geçişi başlatmak için TLI manevrasını gerçekleştirir. Genellik kimyasal yakıt kullanan bir roket motoru tarafından gerçekleştirilen büyük TLI ateşlemesi, uzay aracının hızını artırarak yörüngesini dairesel olan alçak Dünya yörüngesinden fazlaca dış-merkezli bir yörüngeye değiştirir. Uzay aracı Ay'a geçiş yayı (İng: Lunar transfer arc) üzerinde seyretmeye başladığında, aracın rotası/doğrultusu Dünya çevresinde en öte noktası Ay'ın yörüngesinin yarıçapına yakın olan bir eliptik yörüngeye yakınsar. TLI ateşlemesinin miktarı ve zamanlaması, Ay'ın Dünya çevresindeki dönüşü hesaba katılarak, tam olarak Ay'ı hedeflemek üzere yapılır. Ateşleme, Ay'a doğru ilerlenirken, uzay aracı yerleştiği eliptik yörüngedeki en öte noktasına yaklaşacak şekilde zamanlanır böylece uzay aracı Ay'a varacak şekilde rota ayarlanmış olur. Son olarak, uzay aracı Ay'ın etki alanına (İng:) girer hiperbolik Ay salınımı (İng:hyperbolic lunar swingby) yapar.

 Modelleme 
küçükresim|NASA’nın Constellation programı (İng:) kapsamındaki Orion mürettebat keşif aracı ve Altair Ay İniş aracından oluşan yığın, Ay-doğrultusuna giriş ateşlemesi gerçekleştiriyor

 Birleştirilmiş Koniler (Patched conics) 
TLI hedeflemesi ve Ay doğrultusuna geçişler, çeşitli yöntemlerle ele alınabilecek olan n'li nesne sistemi sorunun özel uygulamalarıdır. Ay doğrultusuna geçiş rotalarını araştırmanın en basit yolu, Birleştirilmiş koniler yaklaşımı (İng:) yöntemidir. Uzay aracının genel 2'li nesne dinamikleri etkisinde hızlandığı kabul edilir, bu durumda Ay'ın etki alanına (İng:) girene kadar  Dünya'nın etkisinde kalır. Birleştirilmiş-konik sistemde hareket çok belirgindir ve hesaplanması kolaydır, dolayısıyla zorlu görevlerin tasarımında ve de "zarf-arkası" (İng:) çalışmalarında kullanılır.

 Kısıtlı dairesel 3'lü nesne 
Daha gerçekçi bir yaklaşım bakıldığında, uzay aracının birden çok gök cisminin yer-çekimsel etkisine  maruz kaldığı görülür. Dünya ve Ay'ın yer çekimi etkileri uzay aracının hızlanmasında baskındır ve aracın kendi kütlesi Dünya ve Ay ile karşılaştırıldığında göz ardı edilebilir olduğundan, uzay aracının uçuş rotası kısıtlı üçlü-nesne problemi (İng:) yardımıyla yaklaşık olarak hesaplanabilir. Bu model daha yakın bir sonuç üreten yaklaşımdır ancak but lacks an analitik bir çözüm içermemektedir,Henri Poincaré, Les Méthodes Nouvelles de Mécanique Céleste, Paris, Gauthier-Villars et fils, 1892-99. Runge-Kutta gibi yöntemler üzerinden sayısal hesaplama gerektirmektedir.Victor Szebehely, Theory of Orbits, The Restricted Problem of Three Bodies, Yale University, Academic Press, 1967.

 Daha kesin hesaplama 
Daha ayrıntılı bir benzetim (simülasyon) kapsamında Ay'ın yörüngesel hareketi; diğer astronomik cisimlerin yerçekimleri, Dünya'nın ve Ay'ın bağdaşık (homojen)  olmayan (İng:non-uniform) yerçekimi alanları ve güneş ışınımı baskısı gibi etkenler de eklenerek modellenir. Bu tür bir modeldeki uzay aracının yayılan hareketi sayısal olarak yoğundur ancak bu durum gerçek görev kesinliği için gereklidir.

 İtkisiz Dönüş (Free return) 
Bazı durumlarda TLI, itkisiz dönüş rotası hedeflenerek tasarlanabilir, böylece uzayaracı fazladan itkili manevralara gerek duymadan, Ay'ın arkasından dolanarak Dünya'ya geri döner.  Bu şekildeki itkisiz dönüş rotaları insalı uzay uçuşu görevlerine bir kat daha güvenlik eklemektedir; çünkü uzayaracı, ilk TLI ateşlemesinden sonra, Dünya'ya  "bedava"ya dönebilecektir (İngilizce "Free return" terimindeki "free" sözcüğü, yakıt kullanılmadığını göstermek üzere bedava anlamında kullanılmıştır).

 Tarihçe 
TLI manevrasını başarıyla gerçekleştiren ilk uzay sondası, Sovyetler Birliği'ne ait Luna 1 olmuştur (2 Ocak 1959). Bu manevrayı gerçekleştirerek Dünya'nın etkisi dışına çıkan  ilk mürettebatlı görev, 21 Aralık 1968 tarihinde, Apollo 8 görevi olmuştur.

Apollo Ay görevleri sırasında, Saturn V roketinin  üçüncü (İng viki:S-IVB) aşamasındaki tekrar-başlatılabilir özellikteki J-2 motoru, TLI manevrasını gerçekleştirmiştir. Yaklaşık olarak 350 saniye sürmüş olan bu TLI ateşlemesi, 3,05-3,25 km/s  (10 bin-10 bin 600 ft/s) arası hız farkını (delta-v) sağlamıştır, bu noktada uzay aracı Dünya'ya göre  yaklaşık 10,4 km/s (34 bin 150 ft/s) hızla (bkz: bağıl-hız) hareket ediyordu.  Apollo 8 TLI manevrası, Hawaii  Adalarından, Honolulu'nun Waikiki sahilinin güneyi doğrultusunda Güneş doğuşu öncesinde olağanüstü bir şekilde gözlemlendi, fotoğraflandı ve sonraki gün gazetelerde bildirildi. "The TLI firing was begun at PST while the craft was over Hawaii and it was reported there that the burn was visible from the ground."  1969 yılında, Apollo 10 aracının gerçekleştirdiği şafak vakti öncesi TLI manevrası, Avustralya'nın Cloncurry ilçesinden izlenebilmişti. Sisli bir tepenin ardından gelen bir arabanın farlarına benzetilen uzayaracı hafif yeşilimsi bir tona sahip parlak bir kuyrukluyıldız gibi görünmüştü.

 Ayrıca bakınız 
 Dünya-Doğrultusuna giriş (İng:)
 Mars-Doğrultusuna giriş (İng:)
 Düşük-enerjili geçiş rotası (İng:)
 Gök mekaniği (İng:)
 Yörüngesel fırlatma sistemlerinin karşılaştırılması (İng:)

Kaynakça

Kategori:Astrodinamik
Kategori:Uzayaracı sevki
Kategori:Yörüngesel manevralar
Kategori:Ay'ın keşfi
Kategori:Apollo Projesi