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.

A satellite orbiting the earth has a tangential velocity and an inward acceleration.

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

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

  1. ^ Herbst, Judith (2005). The History of Weapons. Lerner Publications. ISBN 9780822538059. Приступљено 16. 3. 2018 — преко Google Books. 
  2. ^ Forest R. Moulton, Introduction to Celestial Mechanics, 1984, Dover, ISBN 0-486-64687-4
  3. ^ John E. Prussing, Bruce A. Conway, Orbital Mechanics, 1993, Oxford Univ. Press
  4. ^ Newton, Sir Isaac; Machin, John (1729). Principia. 1 (1729 translation изд.). стр. 19. 
  5. ^ 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. 
  6. ^ 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. 
  7. ^ „Physics: Fundamental Forces and the Synthesis of Theory | Encyclopedia.com”. www.encyclopedia.com. 
  8. ^ Thomson, William T. (1961). Introduction to Space Dynamics. New York: Wiley. 
  9. ^ Bate, R. R.; Mueller, D. D.; White, J. E. (1971). Fundamentals of Astrodynamics. Courier Corporation. стр. 5. ISBN 978-0-486-60061-1. 
  10. ^ 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. 
  11. ^ 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

Spoljašnje veze уреди