Zero-propellant maneuver
एक शून्य-प्रणोदक पैंतरेबाज़ी (जेड. पी. एम.) एक इष्टतम दृष्टिकोण प्रक्षेपवक्र है जिसका उपयोग थ्रस्टर्स का उपयोग करने की आवश्यकता के बिना अंतरिक्ष यान घूर्णन नियंत्रण करने के लिए किया जाता है। जेड. पी. एम. को अंतरिक्ष यान के लिए डिज़ाइन किया गया है जो गति भंडारण एक्चुएटर का उपयोग करते हैं। स्पेसक्राफ्ट जेड. पी. एम. का उपयोग संवेग एक्चुएटर्स को संतृप्त किए बिना बड़े कोण घूर्णन या दर को कम करने (डिटम्बलिंग) और थ्रस्टर्स के बिना संवेग डंपिंग (भंडारण से) करने के लिए किया जाता है। पृष्ठभूमि अंतरिक्ष यान घूर्णन संचालन, जैसे कि एक नई दिशा में बिंदु की ओर मुड़ना, आमतौर पर कोणीय गति भंडारण उपकरणों जैसे प्रतिक्रिया पहियों या नियंत्रण क्षण जाइरोस्कोप द्वारा किया जाता है। आम तौर पर पारंपरिक थ्रस्टर्स के बजाय इन उपकरणों का उपयोग करना बेहतर होता है, क्योंकि वे प्रणोदक के बजाय अक्षय बिजली द्वारा संचालित होते हैं; फायरिंग थ्रस्टर्स अंतरिक्ष यान पर प्रणोदक की निश्चित मात्रा का उपयोग करते हैं। प्रणोदक बहुत महंगा है क्योंकि इसे पृथ्वी से ले जाना पड़ता है; एक बार इसका उपयोग हो जाने के बाद, अंतरिक्ष यान का जीवन समाप्त हो जाता है। इसलिए, अंतरिक्ष यान का परिचालन जीवन प्रणोदक की मात्रा और प्रणोदक के उपयोग की दर से निर्धारित होता है। प्रणोदक का उपयोग दो मुख्य उद्देश्यों के लिए किया जाता हैः अंतरिक्ष यान को कक्षा में बनाए रखने और घूर्णन को नियंत्रित करने के लिए। इसलिए, घूर्णन को नियंत्रित करने के लिए जितना कम प्रणोदक का उपयोग करना पड़ता है, उतना ही अधिक जो कक्षा को बनाए रखने के लिए उपलब्ध होता है, और अंतरिक्ष यान का जीवनकाल उतना ही लंबा होता है। हालांकि, गति भंडारण उपकरणों की एक सीमित क्षमता होती है, और वह क्षमता जल्द ही संतृप्त हो जाती है जब उन्हें (गुरुत्वाकर्षण प्रवणता, सौर हवा और वायुगतिकीय खिंचाव) के कारण अंतरिक्ष यान की गड़बड़ी टॉर्क को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है; जब दूसरे शब्दों में वे अपनी गति भंडारण सीमा तक पहुंच जाते हैं। एक बार संतृप्ति तक पहुँच जाने के बाद, गति भंडारण उपकरण अंतरिक्ष यान के अभिविन्यास को नियंत्रित करने के लिए टॉर्क लागू नहीं कर सकते हैं। अंतरिक्ष यान को तब आम तौर पर भंडारण उपकरणों को 'असंतृप्त' करने के लिए प्रणोदक का उपयोग करने वाले थ्रस्टर्स की आवश्यकता होती है, दूसरे शब्दों में संचित गति को उतारने के लिए, और इसलिए अंतरिक्ष यान की घूर्णन संचालन करने की पूरी क्षमता को बहाल करने के लिए। अंतरिक्ष यान खिंचाव के कारण कक्षीय क्षय का अनुभव करता है। अपनी कक्षा को बनाए रखने के लिए, अंतरिक्ष यान को अधिक ऊंचाई पर फिर से स्थापित करने के लिए थ्रस्टर्स का उपयोग किया जाता है। क्योंकि बोर्ड पर प्रणोदक क्षमता सीमित है, अंतरिक्ष यान केवल सीमित संख्या में संवेग असंतुलन या रीबूस्ट कर सकता है। इसलिए, यदि संवेग असंतुलन को कम या समाप्त किया जा सकता है, तो प्रणोदक के एक बड़े अंश का उपयोग अंतरिक्ष यान को अपनी वांछित कक्षा में बनाए रखने के लिए किया जा सकता है, और इसका परिचालन जीवन लंबा होगा। आमतौर पर अंतरिक्ष यान के घूर्णन को चतुर्थक घूर्णन के रूप में या एक निश्चित अक्ष (यूलर के घूर्णन प्रमेय) के बारे में किया जाता है जिसे आमतौर पर एक आइगेनैक्सिस के रूप में जाना जाता है। एक आइगेनएक्सिस के बारे में घूर्णन के परिणामस्वरूप दो अभिविन्यासों के बीच सबसे छोटा कोण होता है। इसके अलावा, आइगेनएक्सिस रोटेशन एक निश्चित रोटेशन दर या पैंतरेबाज़ी दर के साथ किए जाते हैं। हालांकि, आईगेनएक्सिस के बारे में अंतरिक्ष यान के घूर्णन को बनाए रखने के लिए, और एक निश्चित पैंतरेबाज़ी दर पर, अंतरिक्ष यान पर कार्य करने वाले विक्षोभ टोक़ों को दूर करने के लिए गति भंडारण एक्चुएटर्स की आवश्यकता होती है। गड़बड़ी की तीव्रता, घूर्णन के आकार और गति भंडारण उपकरण क्षमता के आधार पर, गति भंडारण उपकरण संतृप्त हो सकते हैं, भले ही अंतरिक्ष यान को एक छोटी पैंतरेबाज़ी दर पर घुमाया जाए। सौभाग्य से, हालांकि, घूर्णन पथ का चयन अंतरिक्ष यान के प्रदर्शन को प्रभावित करता है। यह जेड. पी. एम. को अंतरिक्ष यान आवर्तन करने का एक नया तरीका प्रदान करने में सक्षम बनाता है। आइगेनएक्सिस के सबसे छोटे कोण घूर्णन के विपरीत, जेड. पी. एम. बड़े कोण लेकिन न्यूनतम ईंधन घूर्णन होते हैं। आइगेनएक्सिस फिक्स्ड एक्सिस और पैंतरेबाज़ी दर घूर्णन के विपरीत, जेड. पी. एम. घूर्णन पैंतरेबाज़ी के दौरान घूर्णन अक्ष और पैंतरेबाज़ी दर को बदल देते हैं। आइगेनएक्सिस रोटेशन की तरह, जेड. पी. एम. रोटेशन को अंतरिक्ष यान को समय के साथ अलग-अलग दृष्टिकोण और दर आदेश के साथ कमांड करके उत्पन्न किया जा सकता है। हालांकि, जेड. पी. एम. घूर्णन के लिए आइगेनैक्सिस घूर्णन की तुलना में काफी अधिक समय की आवश्यकता होती है। जेड. पी. एम. प्रक्षेपवक्र का उपयोग प्रणोदक की खपत को कम करने के लिए भी किया जा सकता है, तब भी जब अंतरिक्ष यान गति भंडारण उपकरणों के बजाय थ्रस्टर्स का उपयोग करता है। इस अनुप्रयोग को कम प्रणोदक युक्ति (आर. पी. एम.) के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि भले ही प्रणोदक का उपयोग कम से कम किया जाता है, लेकिन कुछ प्रणोदक का उपयोग करना होगा। एक जेड. पी. एम. सिद्धांत एक गैर-आइगेनएक्सिस दृष्टिकोण प्रक्षेपवक्र है जो अंतरिक्ष यान की पर्यावरणीय गतिशीलता का फायदा उठाता है (जैसे। गुरुत्वाकर्षण प्रवणता, सौर दबाव, वायुगतिकी आदि) घूर्णन संचालन के दौरान बड़े पैमाने पर निष्कासन एक्चुएटर की आवश्यकता को समाप्त करना। जेड. पी. एम. को एक निश्चित पैंतरेबाज़ी अंत समय के लिए एक विशिष्ट गैर-रैखिक दो-बिंदु-सीमा-मूल्य इष्टतम नियंत्रण समस्या को हल करके विकसित किया जाता है। जबकि एक आइगेनएक्सिस पैंतरेबाज़ी एक निरंतर घूर्णन अक्ष और पैंतरेबाज़ी दर को बनाए रखती है, एक जेड. पी. एम. एक समय भिन्न घूर्णन अक्ष और पैंतरेबाज़ी दर का उपयोग करता है। एक आइगेनएक्सिस पैंतरेबाज़ी रवैया प्रक्षेपवक्र एक निरंतर पैंतरेबाज़ी दर बनाए रखने के लिए गड़बड़ी को दूर करने की कोशिश करता है, जिसके परिणामस्वरूप गति भंडारण उपकरणों को संतृप्त किया जाता है। एक परिवर्तनीय पैंतरेबाज़ी दर का उपयोग करके, जेड. पी. एम. गति भंडारण एक्चुएटर्स की संतृप्ति से बचते हैं। एक अंतरिक्ष यान जेड. पी. एम. के लिए एक सरलीकृत मॉडल एक पाल नौका है। एक पाल नौका अपनी बाहरी मोटरों का उपयोग किए बिना घुमावदार तरीके से यात्रा करने के लिए हवा के खिलाफ चलती है और इस प्रकार किसी भी प्रणोदक का उपयोग नहीं करती है। पाल नौका हवाओं का उसी तरह लाभ उठाती है जैसे जेड. पी. एम. अंतरिक्ष यान की पर्यावरणीय गड़बड़ी का लाभ उठाता है। पाल नौका एक स्थान से दूसरे स्थान तक यात्रा करने के लिए सबसे छोटा मार्ग नहीं लेती है। इसी तरह, एक जेड. पी. एम. दो अभिविन्यासों के बीच सबसे छोटा कोणीय मार्ग नहीं लेता है। सेलबोट रडर को अंतरिक्ष यान पर गति भंडारण एक्चुएटर्स के बराबर माना जा सकता है। अनुप्रयोग जेड. पी. एम. को 2006 और 2007 में अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आई. एस. एस.) पर प्रदर्शित किया गया था। 5 नवंबर 2006 को आई. एस. एस. ने 2 घंटे में 90 डिग्री जेड. पी. एम. का प्रदर्शन किया, जबकि 3 मार्च 2007 को आई. एस. एस. ने 2 घंटे 47 मिनट में 180 डिग्री जेड. पी. एम. का प्रदर्शन किया। दोनों आईएसएस युद्धाभ्यासों के लिए जेड. पी. एम. इष्टतम नियंत्रण समस्याओं को डी. आई. डी. ओ. सॉफ्टवेयर का उपयोग करके हल किया गया था। आई. एस. एस. जेड. पी. एम. में उपयोग की जाने वाली इष्टतम नियंत्रण समस्या को जेसी पिएट्ज़ ने अपने मास्टर थीसिस में तैयार किया और हल किया, और 90° आई. एस. एस. जेड. पी. एम. को सागर भट्ट ने अपने मास्टर थीसिस के लिए विकसित किया। यह भी देखें दृष्टिकोण नियंत्रण क्षण जाइरोस्कोप डी. आई. डी. ओ. लीजेंड्रे छद्म स्पेक्ट्रल विधि गति चक्र प्रतिक्रिया पहिये संदर्भ अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन अंतरिक्ष उड़ान अवधारणाएँ