Ուղեծրային մանևր

**Ուղեծրային մանևրը** տիեզերական թռիչքում տիեզերանավի շարժիչային համակարգի օգտագործումն է՝ տիեզերանավի ուղեծիրը փոխելու համար։ Երկրից հեռու գտնվող տիեզերանավի համար ուղեծրային մանևրը կոչվում է «խորը տիեզերական մանևր»։

Երբ տիեզերանավը չի կատարում մանևր, հատկապես փոխանցման ուղեծրում, այն կոչվում է «իներցիայով շարժվող»։

## Ընդհանուր
### Հրթիռային հավասարում

[thumb|Հրթիռի [զանգվածի հարաբերակցությունը հրթիռային հավասարումից հաշվարկված վերջնական արագության հետ]]
Ցիոլկովսկու հրթիռային հավասարումը, կամ իդեալական հրթիռային հավասարումը, կարող է օգտակար լինել հրթիռային շարժիչ ուժ օգտագործող տրանսպորտային միջոցների մանևրների վերլուծության համար: Հրթիռը արագացում է կիրառում ինքն իրեն՝ իր զանգվածի մի մասը մեծ արագությամբ դուրս մղելով։ Հրթիռն ինքնին շարժվում է իմպուլսի պահպանման շնորհիվ։

### Դելտա-V

Յուրաքանչյուր մանևրի արագության կիրառվող փոփոխությունը կոչվում է Դելտա-v (\Delta\mathbf{v}\,):

Առաքելության համար գնահատված բոլոր սպասվող մանևրների դելտա-v-ն ամփոփվում է դելտա-v բյուջեում: Դելտա-v բյուջեի լավ մոտավոր հաշվարկով նախագծողները կարող են գնահատել պլանավորված մանևրների համար անհրաժեշտ վառելիքը:

## Շարժում
### Իմպուլսիվ մանևրներ
thumb|Նկար 1. Վերջավոր հրման մանևրի մոտավոր պատկերացում արագության իմպուլսիվ փոփոխությամբ
*Իմպուլսիվ մանևրը*' մանևրի մաթեմատիկական մոդելն է որպես տիեզերանավի արագության (մեծության և/կամ ուղղության) ակնթարթային փոփոխություն ինչպես պատկերված է նկար 1-ում։ Շարժիչի այրման սահմանային դեպքն է որոշակի քանակությամբ դելտա-v առաջացնելը, քանի որ այրման ժամանակը հակված է զրոյի։

Իրական աշխարհում արագության իսկապես ակնթարթային փոփոխություն հնարավոր չէ, քանի որ դա կպահանջի «անսահման ուժ» կիրառել «անսահման կարճ ժամանակահատվածում», բայց որպես մաթեմատիկական մոդել, այն շատ դեպքերում շատ լավ է նկարագրում մանևրի ազդեցությունը ուղեծրի վրա։

Իրական այրումից հետո տիեզերանավի արագությունը փոքր-ինչ տարբերվում է իդեալական իմպուլսային դեպքից։ Այս փոքր տարբերությունը պայմանավորված է միայն երկու ուղիների երկայնքով ձգողականության փոփոխությամբ (կարմիր և սև՝ նկար 1-ում)։

Տիեզերական առաքելությունների պլանավորման փուլում նախագծողները նախ մոտավորապես են գնահատում իրենց նախատեսված ուղեծրային փոփոխությունները իմպուլսիվ մանևրների միջոցով, ինչը մեծապես նվազեցնում է ճշգրիտ ուղեծրային անցումները գտնելու բարդությունը։

### Ցածր հրող ուժ
Երկար ժամանակահատվածում ցածր հզորությամբ հրող ուժ կիրառելը կոչվում է **ոչ իմպուլսային մանևր**': «Ոչ իմպուլսային» նշանակում է իմպուլսի դանդաղ փոփոխություն երկար ժամանակահատվածում, ինչպես էլեկտրական տիեզերանավի շարժիչի դեպքում:

Մեկ այլ տերմին է «վերջավոր այրում», որտեղ «վերջավոր» բառը օգտագործվում է «ոչ զրոյական» կամ գործնականում, կրկին՝ ավելի երկար ժամանակահատվածում նշանակելու համար:

Մի քանի տեսակի տիեզերական առաքելությունների համար, օրինակ՝ մոտեցում այլ տիեզերանավին, առաքելության նպատակներին հասնելու համար անհրաժեշտ են հետագծերի բարձր ճշգրտությամբ մոդելներ: «Վերջավոր» այրման հաշվարկը պահանջում է տիեզերանավի և դրա շարժիչների մանրամասն մոդելավորում: Ամենակարևոր պարամետրներն են՝ զանգվածը, զանգվածի կենտրոնը, իներցիայի մոմենտը, շարժիչների տեղադրման կետերը, շարժիչի վեկտորները, շարժիչի կորերը, տեսակարար իմպուլսը, շարժիչի կենտրոնի շեղումները և վառելիքի սպառումը։

## Օժանդակման մանևրներ
### Օբերտի էֆեկտ

**Օբերտի էֆեկտը** տիեզերագնացության մեջ ցույց է տալիս, որ հրթիռային շարժիչի օգտագործումը բարձր արագությամբ ճանապարհորդելիս առաջացնում է շատ ավելի օգտակար էներգիա, քան ցածր արագությամբ ճանապարհորդելիս։ Օբերտի էֆեկտը տեղի է ունենում, քանի որ հրթիռային վառելիքը ունի ավելի շատ օգտագործելի էներգիա (քիմիական պոտենցիալ էներգիայից բացի՝ իր կինետիկ էներգիայի շնորհիվ), և պարզվում է, որ տրանսպորտային միջոցը կարող է օգտագործել այս կինետիկ էներգիան՝ ավելի շատ մեխանիկական էներգիա ստեղծելու համար։ Այն անվանակոչվել է Հերման Օբերտի անունով, Ավստրո-Հունգարիայում ծնված, գերմանացի ֆիզիկոս և ժամանակակից հրթիռային գիտության հիմնադիր, ով, ըստ էության, առաջինն է նկարագրել էֆեկտը:

Օբերտի էֆեկտը կիրառվում է **շարժիչների աշխատանքով թռիչքի** կամ **Օբերտի մանևրի** ժամանակ, որտեղ իմպուլսի կիրառումը, որը սովորաբար հրթիռային շարժիչի օգտագործումից է, գրավիտացիոն մարմնին մոտենալիս (որի գրավիտացիոն պոտենցիալը ցածր է, իսկ արագությունը՝ բարձր) կարող է կինետիկ էներգիայի և վերջնական արագության շատ ավելի մեծ փոփոխություն տալ (այսինքն՝ ավելի բարձր տեսակարար էներգիա), քան նույն իմպուլսը, որը կիրառվում է մարմնից ավելի հեռու նույն սկզբնական ուղեծրի համար։

Քանի որ Օբերտի մանևրը տեղի է ունենում շատ սահմանափակ ժամանակում, բարձր իմպուլս ստեղծելու համար շարժիչը պարտադիր կերպով պետք է կիրառի բարձր հրող ուժ (իմպուլսը համաձայն սահմանման ժամանակի և հրող ուժի բազմապատիկն է)։ Այսպիսով, Օբերտի էֆեկտը շատ ավելի քիչ օգտակար է ցածր հրող ուժի շարժիչների համար, ինչպիսիք են իոնային շարժիչները։

Պատմականորեն, այս էֆեկտի անտեսումը հետազոտողներին հանգեցրել էր այն եզրակացության, որ միջմոլորակային ճանապարհորդությունը կպահանջի բացարձակապես անիրագործելի քանակությամբ վառելիք, քանի որ անհրաժեշտ է հսկայական քանակությամբ էներգիա:

### Գրավիտացիոն օժանդակում

[thumb|Հետագծերը, որոնք թույլ տվեցին ՆԱՍԱ-ի երկվորյակ Վոյաջեր կայաններին շրջագայել չորս գազային հսկա մոլորակների մոտով և արագություն ձեռք բերել՝ դուրս գալու [Արեգակնային համակարգ-ից]]
Գրավիտացիոն օժանդակում մանևրը, գրավիտացիոն պարսատիկի կամ մոլորակի կողմից ճոճման կամ այլ երկնային մարմնի հետ հարաբերական շարժման և ձգողականության կիրառումն է տիեզերանավի հետագիծը փոխելու համար, սովորաբար՝ վառելիք, ժամանակ և ծախս խնայելու համար: Գրավիտացիոն օժանդակումը կարող է օգտագործվել տիեզերանավը արագացնելու, դանդաղեցնելու և/կամ նրա հետագիծը փոփոխելու համար։

«Օժանդակումը» ապահովվում է գրավիտացիոն մարմնի պտույտին համընթաց (ուղեծրային անկյունային իմպուլս), երբ այն ձգում է տիեզերանավը: Այս տեխնիկան առաջին անգամ առաջարկվել է որպես միջանկյալ մանևր 1961 թվականին և օգտագործվել է միջմոլորակային կայանների կողմից *[[Մարիներ-10]]*-ից սկսած, ներառյալ *[[Վոյաջեր]]* կայանների երկու նշանակալի անցումները Յուպիտերի և Սատուրնի մոտով։

## Փոխանցման ուղեծրեր
Ուղեծրային ներմուծում մանևրները տիեզերանավը թողնում են նպատակային ուղեծրում։ Ի տարբերություն դրա, ուղեծրային ներարկման մանևրները տեղի են ունենում, երբ տիեզերանավը մտնում է փոխանցման ուղեծիր, օրինակ՝ տրանս-լուսնային ներարկում, տրանս-Մարս ներարկում կամ տրանս-Երկիր ներարկում: Սրանք սովորաբար ավելի մեծ են, քան փոքր հետագծի ուղղման մանևրները:

### Հոհմանի փոխանցում
thumb|Հոհմանի փոխանցման ուղեծիր

**Հոհմանի փոխանցման ուղեծիրը** էլիպտիկ ուղեծիր է, որն օգտագործվում է տարբեր բարձրությունների երկու շրջանաձև ուղեծրերի միջև նույն հարթության մեջ փոխանցման համար։

Հոհմանի փոխանցումը կատարելու համար նախատեսված ուղեծրային մանևրը օգտագործում է երկու շարժիչային ազդակներ, որոնք տիեզերանավը տեղափոխում են փոխանցման ուղեծիր և դրանից դուրս։ Այս մանևրը անվանակոչվել է Վալտեր Հոհմանի անունով, գերմանացի գիտնականի անունով, որը դրա նկարագրությունը հրապարակել է իր 1925 թվականի «Die Erreichbarkeit der Himmelskörper» («Երկնային մարմինների հասանելիությունը») գրքում: Հոհմանի վրա մասամբ ազդեցություն են ունեցել գերմանացի գիտաֆանտաստիկ գրող Կուրդ Լասվիցը և նրա 1897 թվականի «Երկու մոլորակ» գիրքը։

### Երկէլիպտիկ փոխանցում
thumb|Երկէլիպտիկ փոխանցում կապույտից կարմիր շրջանաձևի ուղեծրերի միջև

**Երկէլիպտիկ փոխանցման ուղեծիրը** ուղեծրային մանևր է, որը տիեզերանավը տեղափոխում է մեկ ուղեծրից մյուսը և որոշակի իրավիճակներում կարող է պահանջել ավելի քիչ դելտա-v, քան Հոհմանի փոխանցում մանևրը։

Երկէլիպտիկ փոխանցումը բաղկացած է երկու կես էլիպտիկ ուղեծրերից։ Սկզբնական ուղեծրից կիրառվում է դելտա-v, որը տիեզերանավը մղում է դեպի առաջին փոխանցման ուղեծիր՝ ապոապսիս որոշակի կետում։ Այս պահին կիրառվում է երկրորդ դելտա-v-ն՝ տիեզերանավը ուղարկելով երկրորդ էլիպտիկ ուղեծիր՝ վերջնական ցանկալի ուղեծրի շառավղին հավասար պերիապսիսով, որտեղ կատարվում է երրորդ դելտա-v-ն՝ տիեզերանավը ներարկելով ցանկալի ուղեծիր։ Չնայած այն հանգամանքին, որ պահանջվում է շարժիչի ավելի շատ այրումներ, քան Հոհմանի փոխանցման դեպքում և ընդհանուր առմամբ ավելի մեծ տեղափոխման ժամանակ, որոշ երկէլիպտիկ փոխանցումներ պահանջում են ընդհանուր դելտա-v-ի ավելի ցածր քանակ, քան Հոհմանի փոխանցումը: Սա կիրառելի է երբ վերջնական և սկզբնական մեծ կիսաառանցքների հարաբերակցությունը 11,94 է կամ ավելի, կախված ընտրված միջանկյալ մեծ կիսաառանցքից:

Երկէլիպսիկ փոխանցման հետագծի գաղափարն առաջին անգամ հրապարակվել է Արի Շտերնֆելդի կողմից 1934 թվականին:

### Ցածր էներգիայով փոխանցում

**Ցածր էներգիայով փոխանցումը** կամ ցածր էներգիայի հետագիծը, մանևրների արդյունքում ստացված հետագիծ է, որը թույլ է տալիս տիեզերանավին փոխել ուղեծիրը՝ օգտագործելով շատ քիչ վառելիք: Այս հետագծերը գործում են Երկիր-Լուսին համակարգում, ինչպես նաև այլ համակարգերում, ինչպիսիք են Յուպիտերի արբանյակների միջև ճանապարհորդությունները: Նման հետագծերի թերությունն այն է, որ դրանք շատ ավելի երկար են տևում, քան բարձր էներգիայի (ավելի շատ վառելիքով) փոխանցումները, ինչպիսն է Հոհմանի փոխանցման ուղեծիրը:

Ցածր էներգիայով փոխանցումը հայտնի է նաև որպես թույլ կայունության սահմանի հետագծեր կամ բալիստիկ գրավման հետագծեր:

Ցածր էներգիայով փոխանցումները տիեզերքում հետևում են հատուկ ուղիների, որոնք երբեմն անվանում են Միջմոլորակային տրանսպորտային ցանց: Այս ուղիներին հետևելը թույլ է տալիս անցնել մեծ հեռավորություններ՝ դելտա-v-ի փոքր ծախսով:

### Ուղեծրի թեքման փոփոխություն

**Ուղեծրի թեքման փոփոխությունը** ուղեծրային մանևր է, որը նպատակ ունի փոխել ուղեծրային մարմնի ուղեծրի թեքումը: Այս մանևրը հայտնի է նաև որպես ուղեծրի հարթության փոփոխություն, քանի որ ուղեծրի հարթությունը թեքվում է: Մանևրը պահանջում է ուղեծրի արագության վեկտորի (դելտա-v) փոփոխություն ուղեծրի հանգույցներում (այսինքն՝ այն կետում, որտեղ սկզբնական և ցանկալի ուղեծրերը հատվում են, ուղեծրի հանգույցների գծի հետ երկայնքով):

Ընդհանուր առմամբ, թեքման փոփոխությունները կարող են պահանջել մեծ դելտա-v, և առաքելությունների պլանավորողների մեծ մասը փորձում է խուսափել դրանցից, երբ հնարավոր է, վառելիք խնայելու համար: Սա սովորաբար իրականացվում է ի սկզբանե տիեզերանավը ուղղակիորեն ցանկալի թեքման մեջ կամ դրան հնարավորինս մոտ ուղարկելով։

Թեքման փոփոխության առավելագույն արդյունավետությունը հասնում է ապոապսիսի (կամ ապոգեյի կետում), որտեղ ուղեծրային արագությունը v\, ամենացածրն է։ Որոշ դեպքերում, տիեզերանավը ավելի բարձր ուղեծիր բարձրացնելու, ավելի բարձր ապոգեյում ուղեծրի հարթությունը փոխելու և այնուհետև տիեզերանավը իր սկզբնական բարձրությանը իջեցնելու համար կարող է պահանջվել ավելի քիչ ընդհանուր դելտա v:

### Հաստատուն ազդակով հետագիծ
Հաստատուն ազդակով և արագացմամբ հետագծերը ենթադրում են, որ տիեզերանավը միացնում է իր շարժիչը երկարատև հաստատուն այրման ընթացքում: Սահմանային դեպքում, երբ տրանսպորտային միջոցի արագացումը բարձր է տեղային գրավիտացիոն արագացման համեմատ, տիեզերանավը ուղիղ ուղղված է դեպի թիրախը (հաշվի առնելով թիրախի շարժումը) և շարունակում է անընդհատ արագանալ բարձր ազդակի ազդեցության տակ, մինչև հասնի իր թիրախին: Այս բարձր ազդակի  կիրառման դեպքում հետագիծը մոտենում է ուղիղ գծի: Եթե պահանջվում է, որ տիեզերանավը հանդիպի թիրախին, այլ ոչ թե անցնի մոտով, ապա տիեզերանավը պետք է փոխի իր կողմնորոշումը ճանապարհորդության կեսին և դանդաղեցնի մնացած ճանապարհը:

Հաստատուն ազդակով հետագծի դեպքում, տրանսպորտային միջոցի արագացումը մեծանում է ազդակի ժամանակահատվածում, քանի որ վառելիքի օգտագործումը նշանակում է, որ տրանսպորտային միջոցի զանգվածը նվազում է: Եթե հաստատուն ազդակի փոխարեն տրանսպորտային միջոցն ունի հաստատուն արագացում, շարժիչի ազդակը պետք է նվազի ուղեծրի ընթացքում։

Այս ուղեծիրը պահանջում է, որ տիեզերանավը պահպանի բարձր արագացում երկար ժամանակահատվածում: Միջմոլորակային տեղափոխությունների համար կարող են պահանջվել օրեր, շաբաթներ կամ ամիսներ շարունակվող անընդհատ ազդակ: Արդյունքում, ներկայումս չկան տիեզերանավի շարժիչային համակարգեր, որոնք կարող են օգտագործել այս հետգիծը: Առաջարկվել է, որ միջուկային կամ հականյութով աշխատող հրթիռների որոշ տեսակներ կարող են ունենալ այս ուղեծիրը։

Ավելի գործնականում, այս տեսակի մանևրը օգտագործվում է ցածր ազդակով մանևրներում, օրինակ՝ իոնային շարժիչներով, Հոլլի էֆեկտի շարժիչներով և այլն: Այս տեսակի շարժիչներն ունեն շատ բարձր տեսակարար իմպուլս (վառելիքի արդյունավետություն), բայց ներկայումս դրանք ունեն միայն բավականին ցածր բացարձակ քարշակի ուժ։

## Մոտեցում և կցում
### Ուղեծրի փուլավորում

**Ուղեծրի փուլավորում** տիեզերանավի ժամանակային դիրքի կարգավորումն է իր ուղեծրի երկայնքով, որը սովորաբար նկարագրվում է որպես ուղեծրային տիեզերանավի իրական անոմալիայի կարգավորում։

### Մերձեցում և կցում

[thumb|ուղղահայաց|[Ջեմինի 7-ը լուսանկարված Ջեմինի 6-ից 1965 թվականի դեկտեմբերին]]
**Տիեզերական մերձեցումը** ուղեծրային մանևրների հաջորդականություն է, որի ընթացքում երկու տիեզերանավ, որոնցից մեկը հաճախ ուղեծրակայան է, հասնում են նույն ուղեծիր և մոտենում են շատ մոտ հեռավորության վրա (օրինակ՝ անզեն աչքով տեսանելի): Հանդիպման համար անհրաժեշտ է երկու տիեզերանավի ուղեծրային արագությունների ճշգրիտ համապատասխանություն, ինչը թույլ է տալիս նրանց մնալ հաստատուն հեռավորության վրա ուղեծրային դիրքի պահպանման միջոցով: Հանդիպումից հետո սովորաբար կատարվում է տիեզերանավերի կցում կամ կայանում, որի արդյունքում տիեզերանավերը ֆիզիկական շփման մեջ են դնում և կապ են ստեղծում դրանց միջև։

## Տես նաև
* Բախումից խուսափում (տիեզերական թռիչք)
* Անցում (տիեզերական թռիչք)
* Տիեզերանավի շարժիչ
* Ուղեծրային տիեզերական թռիչք

## Ծանոթագրություններ

## Արտաքին հղումներ
*Handbook Automated Rendezvous and Docking of Spacecraft by Wigbert Fehse

Կատեգորիա:Աստղադինամիկա
Կատեգորիա:Ուղեծրեր