Halo orbita

Halo orbita okolo bodu L₂ Zem-Mesiac

Halo orbita je periodická, trojrozmerná obežná dráha blízko Lagrangeovho bodu L_1, L₂ alebo L₃. Aj keď Lagrangeov bod je iba bodom v prázdnom priestore, jeho zvláštnou charakteristikou je to, že ho možno obiehať. Halo orbity môžu byť považované za výsledok interakcie gravitačného ťahu dvoch hmotných telies a odstredivými zrýchleniami na satelit. Halo orbity existujú v akomkoľvek systéme s tromi telesami, napr. v satelitnom systéme Slnko - Zem - satelit alebo Zem - Mesiac - satelit. V každom Lagrangeovom bode existujú kontinuálne „rodiny“ severných aj južných halo orbít. Pretože halo orbity bývajú nestabilné, na udržanie satelitu na obežnej dráhe sa vyžaduje aktívne udržiavanie.

Väčšina satelitov na halo orbite slúži na vedecké účely, napríklad ako vesmírne teleskopy.

Definícia a história

Halo orbita SOHO v bode L₁ Slnko -Zem, pohlaď zhora

Halo (z gréckeho ἅλως, halōs) je svetelný kruh na oblohe okolo Slnka alebo Mesiaca. Vo význame dráhy okolo libračného bodu tento názov prvýkrát použil Robert W. Farquhar vo svojej Ph.D. práci v roku 1968. Farquhar obhajoval použitie satelitu na halo orbite za Mesiacom (okolo L₂ Zem - Mesiac) ako komunikačnú prenosovú stanicu pre misiu Apollo na odvrátenú stranu Mesiaca. Satelit na takejto halo orbite by mal nepretržitý výhľad na Zem a aj na odvrátenú stranu Mesiaca. Pretože všetky pristátia boli na privrátenej strane Mesiaca nebol pre misie Apollo potrebný žiadny prenosový satelit.

Farquhar použil analytické výrazy na znázornenie halo orbít; Kathleen Howell ukázala, že presnejšie trajektórie je možné vypočítať číselne.

Halo orbita SOHO pohľad zboku (v rovine ekliptiky)

Dráha a letový plán misie Genesis, trvanie 37,3 mesiacov.

Animácia trajektórie misie Genesis

Prvou misiou, ktorá použila halo orbitu bola sonda ISEE-3, vypustená v roku 1978. Cestovala k bodu L₁ Slnko - Zem a zostala tam niekoľko rokov. Ďalšou misiou využívajúcou halo orbitu bola Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), spoločná misia ESA a NASA na štúdium Slnka, v bode L₁ Slnko-Zem od roku 1996. Použila obežnú dráhu podobnú ako ISEE-3. Misia Genesis v roku 2001 bola vypustená na halo orbitu blízko bodu L₁ systému Slnko - Zem. Po dobu troch rokov sonda vykonala na tejto obežnej dráhe păť obehov okolo L₁, po ktorých sa uskutočnil päťmesačný let dlhý viac ako tri milióny kilometrov do bodu L₂, prelet okolo neho a po gravitačnom manévri v blízkosti Mesiaca vstup na pristávaciu dráhu. Výpočet tejto nízkoenergetickej trajektórie vyžadoval asi tri roky práce a aplikáciu moderných metód teórie dynamických systémov. Hoci odvtedy niekoľko ďalších misií letelo k Lagrangeovým bodom, zvyčajne používali súvisiace neperiodické variácie nazývané Lissajousove obežné dráhy, a nie skutočnú periodickú halo orbitu.

Farquharovu pôvodnú myšlienku nakoniec zrealizovala Čína v máji 2018, keď umiestnila prvý prenosový komunikačný satelit Queqiao (čín. 鵲橋, pchin-jin Quèqiáo; angl. Magpie Bridge) na orbitu okolo libračného bodu L₂ Zem - Mesiac. 3. januára 2019 pristála kozmická loď Čchang-e 4 v kráteri Von Kármán na odvrátenej strane Mesiaca a na komunikáciu so Zemou použila tento prenosový satelit.

Pozri aj

• Medziplanetárna dopravná sieť
• Lissajousova obežná dráha, neperiodická obežná dráha generujúca halo orbity okolo libračného bodu

Externé odkazy

Astronomický portál Kozmonautický portál

• SOHO - Výlet na L1 Halo Orbitu
• Low Energy Interplanetary Transfers Using Halo Orbit Hopping Method with STK/Astrogator (Nízkoenergetické medziplanetárne transfery pomocou metódy halo orbitálnych skokov s STK/Astrogator)
• Gaia's Lissajous Type Orbit - obežná dráha typu Lissajous, tj. takmer kruhová elipsa alebo „halo“