Orbitalna mehanika
Orbitalna mehanika ili astrodinamika je primena balistike[1] i nebeske mehanike[2][3] na praktične probleme koji se tiču kretanja raketa i drugih svemirskih letelica. Kretanje ovih objekata se obično izračunava iz Njutnovih zakona kretanja[4] i zakona univerzalne gravitacije.[5][6][7] Orbitalna mehanika je sržna disciplina unutar dizajna i kontrole svemirskih misija.
Nebeska mehanika šire tretira orbitalnu dinamiku sistema pod uticajem gravitacije, uključujući svemirske letelice i prirodna astronomska tela poput zvezdanih sistema, planeta, meseca i kometa. Orbitalna mehanika se fokusira na putanje svemirskih letelica, uključujući orbitalne manevre, promene orbitalne ravni i međuplanetarne transfere, i planeri misija je koriste da predvide rezultate propulzivnih manevara. Opšta relativnost je tačnija teorija od Njutnovih zakona za izračunavanje orbita, a ponekad je neophodna i za veću tačnost ili u visoko-gravitacijskim situacijama (npr. orbite blizu Sunca).
Istorija
[уреди | уреди извор]Sve do uspona svemirskih putovanja u dvadesetom veku, postojala je mala razlika između orbitalne i nebeske mehanike. U vreme Sputnika polje se nazivalo „svemirskom dinamikom”.[8] Fundamentalne tehnike, poput onih koje se koriste za rešavanje Keplerovog problema (određivanja položaja kao funkcije vremena), stoga su iste u obe oblasti. Pored toga, istorija polja je gotovo u potpunosti zajednička.
Johan Kepler je bio prvi koji je uspešno modelovao planetarne orbite sa visokim stepenom tačnosti, objavivši svoje zakone 1605. Isak Njutn objavio je više opštih zakona nebeskog kretanja u prvom izdanju svog dela Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687), koji su dali metodu za pronalaženje orbite tela sledeći parabolični put iz tri opservacije.[9] Ovo je iskoristio Edmund Halej za uspostavljanje orbita raznih kometa, uključujući i onu koja nosi njegovo ime. Njutnova metoda sukcesivne aproksimacije formalizovana je u analitičku metodu Ojlerovim doprinosom iz 1744. godine, čiji je rad zatim bio generalizovan na eliptične i hiperboličke orbite Lambertovim doprinosom tokom 1761-1777.[10][11]
Druga prekretnica u određivanju orbite bila je pomoć Karla Fridriha Gausa u otkriću patuljaste planete Ceres 1801. godine. Gausova metoda je mogla da koristi samo tri opažanja (u obliku parova rektascenzije i deklinacije) da pronađe šest orbitalnih elemenata koji u potpunosti opisuju orbitu. Teorija određivanja orbite je kasnije razvijena do tačke u kojoj se danas primenjuje u GPS prijemnicima, kao i u praćenju i katalogizaciji tek promatranih malih planeta. Moderno određivanje i predviđanje orbite koriste se za rad svih tipova satelita i svemirskih sondi, jer je potrebno znati njihove buduće položaje sa visokom tačnošću.
Astrodinamiku je razvio astronom Samjuel Herik početkom 1930-ih. On se konsultovao sa raketnim naučnika Robertom Godardom i bio je ohrabren je da nastavi svoj rad na svemirskim navigacionim tehnikama, jer je Godard verovao da će one biti potrebne u budućnosti. Numeričke tehnike astrodinamike bile su povezane sa novim moćnim računarima 1960-ih godina i čovek je bio spreman da putuje na Mesec i da se vrati.
Reference
[уреди | уреди извор]- ^ Herbst, Judith (2005). The History of Weapons. Lerner Publications. ISBN 9780822538059. Приступљено 16. 3. 2018 — преко Google Books.
- ^ Forest R. Moulton, Introduction to Celestial Mechanics, 1984, Dover, ISBN 0-486-64687-4
- ^ John E. Prussing, Bruce A. Conway, Orbital Mechanics, 1993, Oxford Univ. Press
- ^ Newton, Sir Isaac; Machin, John (1729). Principia. 1 (1729 translation изд.). стр. 19.
- ^ Fritz Rohrlich (25. 8. 1989). From Paradox to Reality: Our Basic Concepts of the Physical World. Cambridge University Press. стр. 28—. ISBN 978-0-521-37605-1.
- ^ Klaus Mainzer (2. 12. 2013). Symmetries of Nature: A Handbook for Philosophy of Nature and Science. Walter de Gruyter. стр. 8—. ISBN 978-3-11-088693-1.
- ^ „Physics: Fundamental Forces and the Synthesis of Theory | Encyclopedia.com”. www.encyclopedia.com.
- ^ Thomson, William T. (1961). Introduction to Space Dynamics. New York: Wiley.
- ^ Bate, R. R.; Mueller, D. D.; White, J. E. (1971). Fundamentals of Astrodynamics. Courier Corporation. стр. 5. ISBN 978-0-486-60061-1.
- ^ Browne, Michael E. (јул 1999). Schaum's outline of theory and problems of physics for engineering and science
(Series: Schaum's Outline Series). McGraw-Hill Companies. стр. 58. ISBN 978-0-07-008498-8.
- ^ Holzner, Steven (децембар 2005). Physics for Dummies. Wiley, John & Sons, Incorporated. стр. 64. Bibcode:2005pfd..book.....H. ISBN 978-0-7645-5433-9.
Literatura
[уреди | уреди извор]- Curtis, Howard D. (2009). Orbital Mechanics for Engineering Students, 2e. New York: Elsevier. ISBN 978-0-12-374778-5.
- Bate, Roger R.; Mueller, Donald D.; White, Jerry E. (1971). Fundamentals of Astrodynamics. New York: Dover Publications. ISBN 0-486-60061-0.
- Sellers, Jerry J.; Astore, William J.; Giffen, Robert B.; Larson, Wiley J. (2004). Kirkpatrick, Douglas H., ур. Understanding Space: An Introduction to Astronautics (2 изд.). McGraw Hill. стр. 228. ISBN 0-07-242468-0.
- „Air University Space Primer, Chapter 8 - Orbital Mechanics” (PDF). USAF. Архивирано из оригинала (PDF) 2013-02-14. г. Приступљено 2007-10-13.
- Bate, R.R.; Mueller, D.D.; White, J.E. (1971). Fundamentals of Astrodynamics. Dover Publications, New York. ISBN 978-0-486-60061-1.
- Vallado, D. A. (2001). Fundamentals of Astrodynamics and Applications (2nd изд.). Springer. ISBN 978-0-7923-6903-5.
- Battin, R.H. (1999). An Introduction to the Mathematics and Methods of Astrodynamics. American Institute of Aeronautics & Ast, Washington, D.C. ISBN 978-1-56347-342-5.
- Chobotov, V.A., ур. (2002). Orbital Mechanics (3rd изд.). American Institute of Aeronautics & Ast, Washington, D.C. ISBN 978-1-56347-537-5.
- Herrick, S. (1971). Astrodynamics: Orbit Determination, Space Navigation, Celestial Mechanics, Volume 1. Van Nostrand Reinhold, London. ISBN 978-0-442-03370-5.
- Herrick, S. (1972). Astrodynamics: Orbit Correction, Perturbation Theory, Integration, Volume 2. Van Nostrand Reinhold, London. ISBN 978-0-442-03371-2.
- Kaplan, M.H. (1976). Modern Spacecraft Dynamics and Controls. Wiley, New York. ISBN 978-0-471-45703-9.
- Tom Logsdon (1997). Orbital Mechanics. Wiley-Interscience, New York. ISBN 978-0-471-14636-0.
- John E. Prussing & Bruce A. Conway (1993). Orbital Mechanics. Oxford University Press, New York. ISBN 978-0-19-507834-3.
- M.J. Sidi (2000). Spacecraft Dynamics and Control. Cambridge University Press, New York. ISBN 978-0-521-78780-2.
- W.E. Wiesel (1996). Spaceflight Dynamics (2nd изд.). McGraw-Hill, New York. ISBN 978-0-07-070110-6.
- J.P. Vinti (1998). Orbital and Celestial Mechanics. American Institute of Aeronautics & Ast, Reston, Virginia. ISBN 978-1-56347-256-5.
- P. Gurfil (2006). Modern Astrodynamics. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-12-373562-1.
- Baez, John. „Mysteries of the gravitational 2-body problem”. Архивирано из оригинала 2008-10-21. г. Приступљено 2004-12-11.
- D'Eliseo, M. M. (2007). „The first-order orbital equation”. American Journal of Physics. 75 (4): 352—355. Bibcode:2007AmJPh..75..352D. doi:10.1119/1.2432126.
- Hall, Brian C. (2013), Quantum Theory for Mathematicians, Graduate Texts in Mathematics, 267, Springer, ISBN 978-1461471158.
- Leach, P. G. L.; G. P. Flessas (2003). „Generalisations of the Laplace–Runge–Lenz vector”. J. Nonlinear Math. Phys. 10 (3): 340—423. Bibcode:2003JNMP...10..340L. arXiv:math-ph/0403028
. doi:10.2991/jnmp.2003.10.3.6. - US Army (фебруар 1965), Interior Ballistics of Guns (PDF), Engineering Design Handbook: Ballistics Series, United States Army Materiel Command, AMCP 706-150, Архивирано из оригинала (PDF) 24. 9. 2020. г.
- Gurstelle, William (2004), The art of the catapult: build Greek ballista, Roman onagers, English trebuchets, and more ancient artillery, Chicago: Chicago Review Press, ISBN 978-1-55652-526-1, OCLC 54529037
- Liddell, Henry George; Scott, Robert, A Greek-English Lexicon (definition), Perseus, Tufts, κατά πάλλω
- Marsden, Eric William (1969), Greek and Roman Artillery: Historical Development, Oxford: Clarendon, ISBN 978-0-19-814268-3.
- MSFC History Office (2000), Rockets in Ancient Times (100 B.C. to 17th Century), Marshall Space Flight Center History Office, Архивирано из оригинала 2009-07-09. г., Приступљено 2016-06-09
- „catapult”, Dictionaries (definition), Oxford, Архивирано из оригинала 7. 7. 2011. г.
- Schellenberg, Hans Michael (2006), „Diodor von Sizilien 14,42,1 und die Erfindung der Artillerie im Mittelmeerraum” (PDF), Frankfurter Elektronische Rundschau zur Altertumskunde, 3: 14—23
- Sutton, George (2001), Rocket Propulsion Elements (7th изд.), Chichester: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-32642-7
- William M. Smart, Celestial Mechanics, 1961, John Wiley.
- Doggett, LeRoy E. (1997), „Celestial Mechanics”, Ур.: Lankford, John, History of Astronomy: An Encyclopedia, New York: Taylor & Francis, стр. 131—140, ISBN 9780815303220
- J.M.A. Danby, Fundamentals of Celestial Mechanics, 1992, Willmann-Bell
- Alessandra Celletti, Ettore Perozzi, Celestial Mechanics: The Waltz of the Planets, 2007, Springer-Praxis, ISBN 0-387-30777-X.
- Michael Efroimsky. 2005. Gauge Freedom in Orbital Mechanics. Annals of the New York Academy of Sciences, Vol. 1065, pp. 346-374
- Alessandra Celletti, Stability and Chaos in Celestial Mechanics. Springer-Praxis 2010, XVI, 264 p., Hardcover ISBN 978-3-540-85145-5
- Calvert, James B. (2003-03-28), Celestial Mechanics, University of Denver, Архивирано из оригинала 2006-09-07. г., Приступљено 2006-08-21
Spoljašnje veze
[уреди | уреди извор]
- ORBITAL MECHANICS (Rocket and Space Technology)
- Java Astrodynamics Toolkit
- Astrodynamics-based Space Traffic and Event Knowledge Graph
- Newtonian Dynamics Undergraduate level course by Richard Fitzpatrick. This includes Lagrangian and Hamiltonian Dynamics and applications to celestial mechanics, gravitational potential theory, the 3-body problem and Lunar motion (an example of the 3-body problem with the Sun, Moon, and the Earth).
- Marshall Hampton's research page: Central configurations in the n-body problem Архивирано на сајту Wayback Machine (1. октобар 2002)
- Celestial Mechanics is a Planetarium Artwork created by D. S. Hessels and G. Dunne
- Professor Tatum's course notes at the University of Victoria
- Italian Celestial Mechanics and Astrodynamics Association
