Zero-propellant maneuver
زیرو پروپیلنٹ چال (زیڈ پی ایم) ایک بہترین رویہ ہے جو تھرسٹرز کے استعمال کی ضرورت کے بغیر خلائی جہاز کے گردشی کنٹرول کو انجام دینے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ زیڈ پی ایم خلائی جہاز کے لیے بنائے گئے ہیں جو مومنٹم اسٹوریج ایکچوایٹرز کا استعمال کرتے ہیں۔ خلائی جہاز زیڈ پی ایم کا استعمال مومنٹم ایکچوایٹرز کو سنترپت کیے بغیر بڑے زاویے کی گردش یا ریٹ ڈیمپنگ (ڈیٹمبلنگ)، اور تھرسٹرز کے بغیر مومنٹم ڈمپنگ (اسٹوریج سے) انجام دینے کے لیے کیا جاتا ہے۔ پس منظر خلائی جہاز کی گردش کی کارروائیاں، جیسے کہ ایک نئی سمت میں نقطہ کی طرف مڑنا، عام طور پر کونیی مومنٹم اسٹوریج ڈیوائسز جیسے ری ایکشن وہیلز یا کنٹرول مومنٹ گائروسکوپس کے ذریعے انجام دی جاتی ہیں۔ روایتی تھرسٹرز کے بجائے ان آلات کو استعمال کرنا عام طور پر بہتر ہے، کیونکہ وہ پروپیلنٹ کے بجائے قابل تجدید بجلی سے چلائے جاتے ہیں۔ فائرنگ تھرسٹرز خلائی جہاز پر پروپیلنٹ کی مقررہ مقدار کا استعمال کرتے ہیں۔ پروپیلنٹ بہت مہنگا ہے کیونکہ اسے زمین سے لے جانا ضروری ہے ؛ ایک بار استعمال ہونے کے بعد، خلائی جہاز کی زندگی ختم ہو جاتی ہے۔ لہذا، خلائی جہاز کی آپریشنل زندگی کا تعین پروپیلنٹ کی مقدار اور اس شرح سے ہوتا ہے جس پر پروپیلنٹ استعمال ہوتا ہے۔ پروپیلنٹ کا استعمال دو اہم مقاصد کے لیے کیا جاتا ہے: خلائی جہاز کو مدار میں برقرار رکھنا، اور گردش کو کنٹرول کرنا۔ لہذا، گردش کو کنٹرول کرنے کے لیے جتنا کم پروپیلنٹ استعمال کرنا پڑتا ہے، مدار کو برقرار رکھنے کے لیے اتنا ہی زیادہ دستیاب ہوتا ہے، اور خلائی جہاز کی عمر اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔ تاہم، مومنٹم اسٹوریج ڈیوائسز کی صلاحیت محدود ہوتی ہے، اور یہ صلاحیت جلد ہی سنترپت ہو جاتی ہے جب انہیں (کشش ثقل کے میلان، شمسی ہوا، اور ایروڈینامک ڈریگ) کی وجہ سے خلائی جہاز میں خلل ڈالنے والے ٹارک کو جذب کرنے کی ضرورت ہوتی ہے ؛ جب دوسرے الفاظ میں وہ اپنی مومنٹم اسٹوریج کی حد تک پہنچ جاتے ہیں۔ ایک بار سیچوریشن تک پہنچنے کے بعد، مومنٹم اسٹوریج ڈیوائسز خلائی جہاز کی واقفیت کو کنٹرول کرنے کے لیے ٹارک کا اطلاق نہیں کر سکتے۔ اس کے بعد خلائی جہاز کو عام طور پر اسٹوریج ڈیوائسز کو 'ڈیسیچوریٹ' کرنے کے لیے پروپیلنٹ کا استعمال کرتے ہوئے تھرسٹرز کی ضرورت ہوتی ہے، دوسرے الفاظ میں جمع شدہ رفتار کو اتارنے کے لیے، اور اس طرح خلائی جہاز کی گردش کی کارروائیوں کو انجام دینے کی مکمل صلاحیت کو بحال کرنے کے لیے۔ خلائی جہاز ڈریگ کی وجہ سے مداری انحطاط کا تجربہ کرتا ہے۔ اپنے مدار کو برقرار رکھنے کے لیے، تھرسٹرز کا استعمال خلائی جہاز کو زیادہ اونچائی پر لے جانے کے لیے کیا جاتا ہے۔ کیونکہ جہاز پر پروپیلنٹ کی صلاحیت محدود ہے، خلائی جہاز صرف محدود تعداد میں مومنٹم ڈیسیچوریشن یا ریبوسٹ انجام دے سکتا ہے۔ لہذا، اگر مومنٹم ڈیسیچوریشن کو کم یا ختم کیا جا سکتا ہے، تو پروپیلنٹ کا ایک بڑا حصہ خلائی جہاز کو اس کے مطلوبہ مدار میں برقرار رکھنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اس کی آپریشنل زندگی طویل ہوگی۔ عام طور پر خلائی جہاز کی گردش کو کواٹرنیئن گردش کے طور پر یا ایک مقررہ محور (یولر کی گردش تھیوریم) کے بارے میں انجام دیا جاتا ہے جسے عام طور پر ایجینکسس کہا جاتا ہے۔ آئجینکسس کے ارد گرد گردش کے نتیجے میں دو سمتوں کے درمیان سب سے چھوٹا زاویہ ہوتا ہے۔ مزید برآں، ایجینکسس گردش ایک مقررہ گردش کی شرح یا چال چلانے کی شرح کے ساتھ انجام دی جاتی ہے۔ تاہم، ایجینکسس کے ارد گرد خلائی جہاز کی گردش کو برقرار رکھنے کے لیے، اور ایک مقررہ چال چلانے کی شرح پر، خلائی جہاز پر کام کرنے والے رکاوٹ والے ٹارک پر قابو پانے کے لیے مومنٹم اسٹوریج ایکچوایٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ خلل کی شدت، گردش کے سائز اور مومنٹم اسٹوریج ڈیوائس کی صلاحیت پر منحصر ہے، مومنٹم اسٹوریج ڈیوائسز سنترپت ہو سکتے ہیں یہاں تک کہ اگر خلائی جہاز کو چھوٹی چالوں کی شرح سے گھمایا جائے۔ خوش قسمتی سے، تاہم، گردش کے راستے کا انتخاب خلائی جہاز کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے۔ یہ زیڈ پی ایم کو خلائی جہاز کی گردش انجام دینے کا ایک نیا طریقہ پیش کرنے کے قابل بناتا ہے۔ ایجینکسس کے سب سے چھوٹے زاویے کی گردش کے برعکس، زیڈ پی ایم بڑے زاویے پر کم سے کم ایندھن کی گردش ہوتے ہیں۔ ایجینکسس فکسڈ محور اور چالوں کی شرح کی گردش کے برعکس، زیڈ پی ایم گردش حرکت کے دوران گردش کے محور اور چالوں کی شرح میں فرق کرتی ہے۔ ایجینکسس گردشوں کی طرح، زیڈ پی ایم گردشوں کو خلائی جہاز کو وقت کے مختلف رویے اور شرح کمانڈ کے ساتھ کمانڈ کرکے پیدا کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، زیڈ پی ایم گردشوں میں ایجینکسس گردشوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ وقت درکار ہوتا ہے۔ زیڈ پی ایم ٹریجیکٹوریز کو پروپیلنٹ کی کھپت کو کم کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے یہاں تک کہ جب خلائی جہاز مومنٹم اسٹوریج ڈیوائسز کے بجائے تھرسٹرز کا استعمال کرتا ہے۔ اس ایپلی کیشن کو ریڈیوسڈ پروپیلنٹ مینوور (آر پی ایم) کہا جاتا ہے کیونکہ اگرچہ پروپیلنٹ کا استعمال کم سے کم کیا جاتا ہے لیکن کچھ پروپیلنٹ کا استعمال کرنا پڑے گا۔ نظریہ ایک زیڈ پی ایم ایک غیر آئجینکسس رویہ ہے جو خلائی جہاز کی ماحولیاتی حرکیات کا استحصال کرتا ہے (مثال کے طور پر۔ کشش ثقل کا میلان، شمسی دباؤ، ایروڈینامکس وغیرہ) گردش کی کارروائیوں کے دوران بڑے پیمانے پر اخراج کرنے والے ایکچوایٹرز کی ضرورت کو ختم کرنا۔ زیڈ پی ایم ایک مقررہ اختتامی وقت کے لیے ایک مخصوص غیر لکیری دو نکاتی باؤنڈری ویلیو کے بہترین کنٹرول کے مسئلے کو حل کرکے تیار کیے جاتے ہیں۔ جبکہ ایک ایجینکسس چال ایک مستقل گردش کے محور اور چال کی شرح کو برقرار رکھتی ہے، ایک زیڈ پی ایم وقت کے مختلف گردش کے محور اور چال کی شرح کا استعمال کرتا ہے۔ ایک ایجینکسس چالوں کے رویے کی رفتار مستقل چالوں کی شرح کو برقرار رکھنے کے لیے خلل پر قابو پانے کی کوشش کرتی ہے، جس کے نتیجے میں مومنٹم اسٹوریج ڈیوائسز کو سیچوریٹ کیا جاتا ہے۔ متغیر چالوں کی شرح کا استعمال کرتے ہوئے، زیڈ پی ایم مومنٹم اسٹوریج ایکچوایٹرز کی سیچوریشن سے بچتے ہیں۔ خلائی جہاز زیڈ پی ایم کے لیے ایک آسان ماڈل سیل بوٹ ہے۔ ایک سیل بوٹ اپنی آؤٹ بورڈ موٹروں کا استعمال کیے بغیر زگ زیگ انداز میں سفر کرنے کے لیے ہوا کے خلاف ٹاک کرتی ہے اس طرح کسی پروپیلنٹ کا استعمال نہیں کرتی ہے۔ سیل بوٹ ہواؤں کا فائدہ اسی طرح اٹھاتی ہے جس طرح زیڈ پی ایم خلائی جہاز کے ماحولیاتی خلل کا فائدہ اٹھاتا ہے۔ سیل بوٹ ایک مقام سے دوسرے مقام تک سفر کرنے کے لیے مختصر ترین راستہ نہیں اختیار کرتی۔ اسی طرح، ایک زیڈ پی ایم دو سمتوں کے درمیان مختصر ترین کونیی راستہ نہیں اختیار کرتا ہے۔ سیل بوٹ رڈر کو خلائی جہاز پر مومنٹم اسٹوریج ایکچوایٹرز کے مساوی سمجھا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشنز زیڈ پی ایم کا مظاہرہ 2006 اور 2007 میں بین الاقوامی خلائی اسٹیشن (آئی ایس ایس) پر کیا گیا تھا۔ 5 نومبر 2006 کو، آئی ایس ایس نے 2 گھنٹوں میں 90 ڈگری زیڈ پی ایم کا مظاہرہ کیا، جبکہ 3 مارچ 2007 کو آئی ایس ایس نے 2 گھنٹے اور 47 منٹ میں 180 ڈگری زیڈ پی ایم کا مظاہرہ کیا۔ دونوں آئی ایس ایس چالوں کے لیے زیڈ پی ایم بہترین کنٹرول کے مسائل کو ڈی آئی ڈی او سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے حل کیا گیا۔ آئی ایس ایس زیڈ پی ایم میں استعمال ہونے والا بہترین کنٹرول کا مسئلہ جیسی پیٹس نے اپنے ماسٹر کے مقالے میں وضع کیا اور حل کیا، اور 90 ڈگری آئی ایس ایس زیڈ پی ایم کو ساگر بھٹ نے اپنے ماسٹر کے مقالے کے لیے تیار کیا تھا۔ یہ بھی دیکھیں رویہ کنٹرول مومنٹ گائروسکوپ ڈی آئی ڈی او لیجنڈری سیڈو اسپیکٹرل طریقہ مومنٹم وہیل ری ایکشن وہیل حوالہ جات بین الاقوامی خلائی اسٹیشن خلائی پرواز کے تصورات