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ホーマン遷移軌道とは?

ほーまんせんいきどう

ホーマン遷移軌道とは、二つの円軌道の間を最小エネルギーで移動するための楕円形の軌道で、宇宙機の軌道変更に使われる基本的な飛行力学の手法です。

ホーマン遷移軌道(Hohmann Transfer Orbit)とは、同一平面上にある二つの円軌道の間を最小限の推進剤(燃料)で移動するための最も効率的な軌道変換方法です。1925年にドイツ工学者ヴァルター・ホーマン(Walter Hohmann)が提唱したことからこの名が付きました。

原理は次のとおりです。まず出発軌道の一点でエンジンを噴射して速度を増やし(または減らし)、目標軌道に接する楕円軌道(遷移軌道)に乗り移ります。この楕円の一端が出発軌道、もう一端が目標軌道に接する形になります。次に楕円の反対端に達した時点で再度エンジンを噴射して目標の円軌道に入ります。エンジン噴射はこの2回だけで完了するため、「2インパルス軌道変換」とも呼ばれます。

ホーマン遷移軌道の主な特徴は以下のとおりです。

  • 同一平面内の二円軌道間の移動で燃料消費が最小になる
  • 移動時間は長くなる(短時間移動より燃料効率が優先される)
  • 地球低軌道から静止軌道への衛星投入に広く使われる
  • 惑星間探査(地球から火星・金星など)の軌道計算にも応用される

一方、軌道面の傾きが異なる場合や移動時間を短縮したい場合は、ホーマン遷移以外の手法(双曲線遷移や重力アシストなど)が用いられます。宇宙工学の教育においても最初に学ぶ基本的な軌道力学概念として位置づけられています。

使い方・例文

静止通信衛星を打ち上げる際に、地球低軌道から静止軌道(高度約3万6千キロ)へと移動するルートとしてホーマン遷移軌道が使われており、宇宙機の軌道設計を学ぶ際に必ず登場する概念です。

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