Zero-propellant maneuver
শূন্য-প্রণোদক কৌশল (জেড. পি. এম) হল একটি সর্বোত্তম মনোভাবের গতিপথ যা থ্রাস্টার ব্যবহারের প্রয়োজন ছাড়াই মহাকাশযান ঘূর্ণন নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। জেডপিএমগুলি এমন মহাকাশযানের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যা গতিবেগ সঞ্চয় অ্যাকিউটিউটর ব্যবহার করে। স্পেসক্রাফট জেডপিএমগুলি ভরবেগ অ্যাকচুয়েটরগুলিকে স্যাচুরেট না করে বড় কোণের ঘূর্ণন বা রেট ড্যাম্পিং (ডিটাম্বলিং) এবং থ্রাস্টার ছাড়াই ভরবেগ ডাম্পিং (সঞ্চয় থেকে) করতে ব্যবহৃত হয়। পটভূমি মহাকাশযান ঘূর্ণন ক্রিয়াকলাপ, যেমন একটি নতুন দিকে বিন্দুতে বাঁকানো, সাধারণত কৌণিক গতিবেগ সঞ্চয় যন্ত্র যেমন প্রতিক্রিয়া চাকা বা নিয়ন্ত্রণ মুহূর্ত জাইরোস্কোপ দ্বারা সঞ্চালিত হয়। সাধারণত ঐতিহ্যবাহী থ্রাস্টারের পরিবর্তে এই যন্ত্রগুলি ব্যবহার করা ভাল, কারণ এগুলি প্রপেল্যান্টের পরিবর্তে পুনর্নবীকরণযোগ্য বিদ্যুৎ দ্বারা চালিত হয়; ফায়ারিং থ্রাস্টারগুলি মহাকাশযানে নির্দিষ্ট পরিমাণ প্রপেল্যান্ট ব্যবহার করে। প্রণোদক খুব ব্যয়বহুল কারণ এটি অবশ্যই পৃথিবী থেকে বহন করতে হবে; একবার এটি ব্যবহার হয়ে গেলে, মহাকাশযানের আয়ু শেষ হয়ে যায়। অতএব, মহাকাশযানের কার্যকরী জীবন প্রণোদক বহন করার পরিমাণ এবং প্রণোদকটি যে হারে ব্যবহার করা হয় তার দ্বারা নির্ধারিত হয়। প্রণোদক দুটি প্রধান উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়ঃ মহাকাশযানকে কক্ষপথে বজায় রাখা এবং ঘূর্ণন নিয়ন্ত্রণ করা। অতএব, ঘূর্ণন নিয়ন্ত্রণের জন্য যত কম প্রণোদক ব্যবহার করতে হবে, কক্ষপথ বজায় রাখার জন্য তত বেশি উপলব্ধ হবে এবং মহাকাশযানের আয়ু তত বেশি হবে। যাইহোক, গতিবেগ সঞ্চয় যন্ত্রগুলির একটি সীমিত ক্ষমতা থাকে এবং সেই ক্ষমতা শীঘ্রই স্যাচুরেটেড হয়ে যায় যখন তাদের মহাকাশযানের ব্যাঘাত টর্কগুলি শোষণ করার প্রয়োজন হয় (মাধ্যাকর্ষণ গ্রেডিয়েন্ট, সৌর বায়ু এবং বায়ুগতিবিদ্যার টান); অন্য কথায় যখন তারা তাদের গতিবেগ সঞ্চয় সীমাতে পৌঁছায়। একবার স্যাচুরেশন পৌঁছে গেলে, গতিবেগ সংরক্ষণ যন্ত্রগুলি মহাকাশযানের অভিযোজন নিয়ন্ত্রণ করতে টর্ক প্রয়োগ করতে পারে না। মহাকাশযানটির তখন সাধারণত সঞ্চিত গতিবেগ আনলোড করার জন্য এবং ঘূর্ণনমূলক ক্রিয়াকলাপ সম্পাদনের জন্য মহাকাশযানের সম্পূর্ণ ক্ষমতা পুনরুদ্ধার করার জন্য, স্টোরেজ ডিভাইসগুলিকে 'অসম্পৃক্ত' করার জন্য প্রপেল্যান্ট ব্যবহার করে থ্রাস্টারগুলির প্রয়োজন হয়। মহাকাশযান টানার কারণে কক্ষপথের ক্ষয় অনুভব করে। তাদের কক্ষপথ বজায় রাখার জন্য, থ্রাস্টারগুলি মহাকাশযানটিকে উচ্চতর উচ্চতায় পুনরায় চালু করতে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু জাহাজে প্রণোদকের ক্ষমতা সীমিত, তাই মহাকাশযানটি শুধুমাত্র সীমিত সংখ্যক গতিবেগ বিচ্ছুরণ বা রি-বুস্ট সম্পাদন করতে পারে। অতএব, যদি ভরবেগ বিচ্ছুরণ হ্রাস বা নির্মূল করা যায়, তবে মহাকাশযানটিকে তার পছন্দসই কক্ষপথে বজায় রাখতে প্রণোদকের একটি বৃহত্তর ভগ্নাংশ ব্যবহার করা যেতে পারে এবং এর কার্যকরী জীবনকাল দীর্ঘ হবে। সাধারণত মহাকাশযানের ঘূর্ণনগুলি কোয়াটারনিয়ন ঘূর্ণন হিসাবে বা একটি নির্দিষ্ট অক্ষ (অয়লারের ঘূর্ণন উপপাদ্য) সম্পর্কে সঞ্চালিত হয় যা সাধারণত আইগেন্যাক্সিস হিসাবে উল্লেখ করা হয়। একটি আইগেন্যাক্সিস সম্পর্কে ঘূর্ণনের ফলে দুটি দিকনির্দেশনার মধ্যে ক্ষুদ্রতম কোণ তৈরি হয়। উপরন্তু, আইগেন্যাক্সিস ঘূর্ণন একটি নির্দিষ্ট ঘূর্ণন হার বা কৌশলগত হারের সাথে সঞ্চালিত হয়। যাইহোক, আইগেন্যাক্সিস সম্পর্কে মহাকাশযানের ঘূর্ণন বজায় রাখতে এবং একটি নির্দিষ্ট কৌশলগত হারে, মহাকাশযানে কাজ করা ঝামেলা টর্কগুলি কাটিয়ে উঠতে গতিবেগ সঞ্চয় অ্যাকিউটিউটরগুলির প্রয়োজন হয়। বিঘ্নের তীব্রতার উপর নির্ভর করে, ঘূর্ণনের আকার এবং গতিবেগ সংরক্ষণ যন্ত্রের ক্ষমতা, গতিবেগ সংরক্ষণ যন্ত্রগুলি স্যাচুরেটেড হয়ে যেতে পারে এমনকি যদি মহাকাশযানটি একটি ছোট কৌশলগত হারে ঘোরানো হয়। সৌভাগ্যবশত, ঘূর্ণন পথের পছন্দ মহাকাশযানের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। এটি জেডপিএমগুলিকে মহাকাশযান আবর্তনের একটি নতুন উপায় প্রদান করতে সক্ষম করে। আইগেন্যাক্সিসের ক্ষুদ্রতম কোণ আবর্তনের বিপরীতে, জেডপিএমগুলি বৃহত্তর কোণ কিন্তু ন্যূনতম জ্বালানী আবর্তনের। আইগেন্যাক্সিস ফিক্সড অ্যাক্সিস এবং ম্যানুভার রেট ঘূর্ণনের বিপরীতে, জেডপিএম ঘূর্ণন কৌশল চলাকালীন ঘূর্ণন অক্ষ এবং ম্যানুভার হারকে পরিবর্তিত করে। আইগেন্যাক্সিস ঘূর্ণনের মতো, জেডপিএম ঘূর্ণনগুলি একটি সময় পরিবর্তনশীল মনোভাব এবং রেট কমান্ডের সাথে মহাকাশযানকে কমান্ড করে তৈরি করা যেতে পারে। যাইহোক, জেডপিএম আবর্তনের জন্য আইগেন্যাক্সিস আবর্তনের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি সময় প্রয়োজন। যখন মহাকাশযান গতিবেগ সঞ্চয় যন্ত্রের পরিবর্তে থ্রাস্টার ব্যবহার করে তখনও প্রণোদক খরচ কমাতে জেডপিএম ট্র্যাজেক্টরি ব্যবহার করা যেতে পারে। এই অ্যাপ্লিকেশনটিকে রিডিউসড প্রোপেল্যান্ট ম্যানুভার (আরপিএম) হিসাবে উল্লেখ করা হয় কারণ প্রোপেল্যান্টের ব্যবহার ন্যূনতম হলেও কিছু প্রোপেল্যান্ট ব্যবহার করতে হবে। একটি জেড. পি. এম তত্ত্ব হল একটি অ-আইগেন্যাক্সিস মনোভাবের গতিপথ যা মহাকাশযানের পরিবেশগত গতিশীলতাকে কাজে লাগায় (যেমন। মাধ্যাকর্ষণ ঢাল, সৌর চাপ, বায়ুগতিবিদ্যা ইত্যাদি) ঘূর্ণন ক্রিয়াকলাপের সময় ভর বহিষ্কার অ্যাকচুয়েটরের প্রয়োজনীয়তা দূর করা। একটি নির্দিষ্ট কৌশলগত শেষ সময়ের জন্য একটি নির্দিষ্ট অরৈখিক দ্বি-বিন্দু-সীমানা-মান সর্বোত্তম নিয়ন্ত্রণ সমস্যা সমাধান করে জেডপিএমগুলি তৈরি করা হয়। যেখানে একটি আইগেন্যাক্সিস কৌশল একটি ধ্রুবক ঘূর্ণন অক্ষ এবং কৌশলগত হার বজায় রাখে, সেখানে একটি জেডপিএম একটি সময় পরিবর্তনশীল ঘূর্ণন অক্ষ এবং কৌশলগত হার ব্যবহার করে। একটি আইগেন্যাক্সিস কৌশলগত মনোভাবের গতিপথ একটি ধ্রুবক কৌশলগত হার বজায় রাখার জন্য ঝামেলা কাটিয়ে ওঠার চেষ্টা করে, যার ফলে গতিবেগ সঞ্চয় যন্ত্রগুলি পরিপূর্ণ হয়। একটি পরিবর্তনশীল কৌশলগত হার ব্যবহার করে, জেডপিএমগুলি গতিবেগ সঞ্চয় অ্যাকিউটিউটরগুলির সম্পৃক্ততা এড়ায়। জেড. পি. এম মহাকাশযানের একটি সরলীকৃত মডেল হল পালতোলা নৌকা। একটি পালতোলা নৌকা তার বহির্মুখী মোটর ব্যবহার না করে দোলনশীল পদ্ধতিতে ভ্রমণ করার জন্য বাতাসের বিরুদ্ধে ঝাঁপিয়ে পড়ে, এইভাবে কোনও প্রপেল্যান্ট ব্যবহার করে না। পালতোলা নৌকা বাতাসের সুবিধা নেয় ঠিক যেমন জেড. পি. এম মহাকাশযান পরিবেশগত বিশৃঙ্খলার সুবিধা নেয়। পালতোলা নৌকা এক স্থান থেকে অন্য স্থানে যাওয়ার জন্য সংক্ষিপ্ততম পথ নেয় না। একইভাবে, একটি জেড. পি. এম দুটি দিকের মধ্যে সংক্ষিপ্ততম কৌণিক পথ গ্রহণ করে না। পালতোলা নৌকার রডারকে মহাকাশযানের গতিবেগ সঞ্চয় অ্যাকুয়েটারের সমতুল্য বলে মনে করা যেতে পারে। 2006 এবং 2007 সালে আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশনে (আই. এস. এস) জেড. পি. এম-এর প্রয়োগ প্রদর্শিত হয়েছিল। 5ই নভেম্বর, 2006-এ, আইএসএস 2 ঘন্টায় 90 ডিগ্রি জেডপিএম সম্পাদন করে, যেখানে 3রা মার্চ, 2007-এ আইএসএস 2 ঘন্টা 47 মিনিটে 180 ডিগ্রি জেডপিএম সম্পাদন করে। ডি. আই. ডি. ও সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে উভয় আই. এস. এস কৌশলের জন্য জেড. পি. এম সর্বোত্তম নিয়ন্ত্রণ সমস্যা সমাধান করা হয়েছিল। ইতিহাস আইএসএস জেডপিএম-এ ব্যবহৃত সর্বোত্তম নিয়ন্ত্রণ সমস্যাটি জেসি পিটজ তাঁর মাস্টার্স থিসিসে প্রণয়ন ও সমাধান করেছিলেন এবং 90° আইএসএস জেডপিএম সাগর ভাট তাঁর মাস্টার্স থিসিসের জন্য তৈরি করেছিলেন। আরও দেখুন মনোভাব নিয়ন্ত্রণ মুহূর্ত জাইরোস্কোপ ডি. আই. ডি. ও লিজেন্ড্রে সিউডোস্পেকট্রাল পদ্ধতি গতিচক্র প্রতিক্রিয়া চাকা তথ্যসূত্র আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশন স্পেসফ্লাইট ধারণা