ይህ ትምህርት በ Local Solar System ፋውንዴሽን ቡድን አባል ተዘጋጅቷል እናም በባለሙያ ተመራማሪ ሊሻሻል ይችላል። በዚህ ጉዳይ ላይ የተሰማራ ነዎት?
ከዋናው ከተማ 100 ኪሎሜትር ብቻ ነው የራቀው፡፡ ወደዚያ ወደላይ መሄድ ቀላል ነው፡ ሮኬቶች በጥቂት ደቂቃዎች ውስጥ ይደርሳሉ እናም ቀጥ ብለው ይመለሳሉ፡፡ እዚህ ላይ መቆየት በጣም አስቸጋሪው ክፍል ነው። ለመቆየት 7.8 ኪሎሜትር/ሰከንድ የጎን ወደ ጎን ፍጥነት ያስፈልጋል፣ እናም የሮኬት ነዳጅ ሁሉ በዚህ ላይ ይውላል፡፡
ወደላይ መሄድ ደቂቃዎችን ይወስዳል. በፍጥነት ወደ ኋላ መሄድ የኃይል ፍጆታውን ያህል ይወስዳል፤
ተመልከት
አራት ተግባራት አሉት፦
- ወደላይ ለጥቂት ሰከንዶች, ህንጻውን እና የበረዶው አየር ለማጽዳት.
- የግሪቪቲ ዞን. ትንሽ መዘንበል፣ ሁለት ዲግሪዎች፣ ግሪቪቲም ቀሪውን ይሠራል: መንገድው በራስ-ሰር ሲዘረጋ ሞተሮች በዙሪያው ሲነዱ የበረራ መስመር ላይ ጥልቅ ሮኬት የሚፈርስበት አደገኛ ጉዞ የለም.
- የመዘጋጀት ሂደት. ከሁለት ደቂቃና አራት ሰከንድ በኋላ የመጀመሪያው ደረጃ ባዶ ሆኖ ይወርዳል የላይኛው ደረጃ፣ በጣም ቀላል የሆነው፣ እየገፋ ይሄዳል።
- በጣም ቀላል እየፈነዳ ነው፣ የዙሪያውን ፍጥነት እስኪደርስ ድረስ በኩል አቅጣጫው ያለውን ፍጥነት እያደገ ነው። ማሽን ይዘጋል የራሱን ዙር በየ88 ደቂቃው ወይም ከዚያ በላይ የሚዞር ሲሆን፣ ከዋክብቱም በዙሩ ላይ ናቸው፡፡
ወደ ምሥራቅ መነሳት ይረዳል: የጨረቃው ራሱ ስፒን በምድር ማዕዘን ላይ ነፃ የሆነ 0.465 ኪሜ/ሰ በአንድ ሰከንድ ይሰጣል። ይህም ብዙዎቹ የላኪያ ቦታዎች ወደ ምሥራቅ በኩል ባሕርን የሚያዩበት ምክንያት ነው።
ተረድቻለሁ
በላይ በተገለጸው ምሳሌ መኪናው 9.3 ኪሎሜትር/ሰከንድ “ዴልታ-ቪ” (የመኪና ማሽኖቹ ሊሰጡ የሚችሉት የፍጥነት ለውጥ) ይወስዳል። ይህም በ200 ኪሎሜትር ላይ 7.8 ኪሎሜትር/ሰከንድ ፍጥነትን ለማግኘት ያስችላል። የልዩነቱ የግሪቪቲ መቀነስ ነው: ሮኬቱ አሁንም በከፊል ወደላይ ሲመለስ፣ የጥንካሬው ክፍል ግን ከግሪቪቲ ጋር ብቻ ይያዛል።
እውነተኛ ሮኬቶችም የአየር መነሻን ይዋጉና አንዳንድ ውጤታማነትን ለመቆጣጠር ያጣሉ. የቀድሞው የገንዘብ መጠን ለዝቅተኛ የምድር ዙሪያ 9.3 እስከ 10 ኪሜ / ሰ ነው ፣ ይህም ይጣጣማል ፡፡
| መተላለፊያ | ሰዓት | ከፍታ | ፍጥነት |
|---|---|---|---|
| የመጀመሪያ ደረጃ ማሽን | ስለ 2 ደቂቃዎች 24 ሰከንዶች | 90 ኪሜ | 3.0 ኪሜ/ሰ |
| ሁለተኛ ደረጃ መውጣት, በዙሪያው | ስለ 7 ደቂቃዎች 37 ሰከንዶች | 200 ኪሜ | 7.8 km/s |
የመጀመሪያው ደረጃ, 3 ኪሜ / ሰ ላይ የተቆረጠ, ለዙሪያ በጣም ዝቅተኛ ነው እና ወደኋላ ይወርዳል (ፋልኮን 9 ቡስተሮች ከዚያም ወደ ምድር ተመልሰው ይመሩ).
ሠራተኛ
በዚህ ሞዴል ውስጥ የላይኛው ደረጃ ቀላል የተዘጋ-loop መመሪያ ህግ ይጠቀማል. በየጊዜው የፒት ዞን θ ይመርጣል ስለዚህም አግድም ማሽከርከሪያው ከፍታውን እና የመውረድ ፍጥነትን ያስተካክላል:
a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r
የመጀመሪያዎቹ ሁለት ቃላት ግራፊቲ ከ “ሴንተርፊየል” የቀኝ ፍጥነት መቀነስ ናቸው። v_h ወደ ዙሪያው ፍጥነት √(μ/r) ሲደርስ፣ እነዚህ ሁለት ይቋረጣሉ እና የደረጃው ነጥቦች ቀጥታ ናቸው። እውነተኛ መኪኖች የበለጠ የተሻሻሉ ስኬቶችን ይጠቀማሉ (ለምሳሌ የአፖሎ-ወቅት የቀጠሮ መመሪያ ሞድ ወይም በስፔስ ሾት ላይ የተገነባው ግልጽ መመሪያ) የሚቀንሱትን ያሳጥራል ፣ ግን መርህው እኩል ነው ፡፡
ወደ ዙሪያው ማስገባት በጥሩ የርቀት ፍጥነት ላይ ሲያልፍ፣ እና አግድም ፍጥነት እኩል ነው (μ/r) ቢያንስ አንዱን ካጣህ የራዲየሱ ዞን እኩል ርዝመት ያለው ሲሆን ዝቅተኛው ነጥብ ደግሞ በአትሞኒያ ውስጥ ሊሆን ይችላል።
ይሞክሩት
3D መነሻውን በፍጥነት አንቀሳቅስ እና ማየትን ተመልከት። በምን ጊዜ ነው ፍጥነቱ 3 ኪሜ / ሰ ይለወጣል ፣ እና በዚያ ጊዜ ለሮኬት ምን ይከሰታል? ከዚያም የከፍታ መጠን ሲጨምር ፍጥነቱ ሲጨምር የቆየበትን ጊዜ ፈልግ።
በትምህርት ቤት ውስጥም ሆነ በቤት ውስጥ መማር በጣም አስደሳች ነው.
የፍለጋ ውጤት
3 ፈጣን ጥያቄዎች. ትክክል እንደሆንክ ለማየት መልስ ይምረጡ።
-
ሮኬት ከማረፍ በኋላ በፍጥነት ለምን ይዞራል?
- A ደመናዎችን ለመከላከል
- B ምክንያቱም የኦቢሬት ዙሪያው ትልቅ የጎን-ወደ-ጎን ፍጥነት ስለሚያስፈልግ፤ ከፍታ ብቻውን አይበቃም
- C ምክንያቱም ሞተሮች በከፍታ ላይ ደካማ ናቸው
- D የመጀመሪያው ደረጃ ለመውረድ
መልሱን አሳይ
B. ምክንያቱም የኦቢሬት ዙሪያው ትልቅ የጎን-ወደ-ጎን ፍጥነት ስለሚያስፈልግ፤ ከፍታ ብቻውን አይበቃም
-
በ200 ኪሎ ሜትር ከፍታ ላይ በሚገኝ የራሱን አቅጣጫ ለመያዝ ምን ያህል ጊዜ ይወስዳል?
- A 1.1 km/s
- B 3 km/s
- C 7.8 km/s
- D 30 km/s
መልሱን አሳይ
C. 7.8 km/s
-
ሮኬቶች ለምን ደረጃዎችን ይጠቀማሉ?
- A ስለዚህ እያንዳንዱ ደረጃ የተለያዩ ሰራተኞችን ሊወስድ ይችላል
- B የሃይል ማመንጫዎቻቸው ሲጠፉ ከባድ ባዶ ታንኮችንና ሞተሮችን መሸከም እንዲቆሙ
- C ምክንያቱም አንድ ማሽን እንደገና ሊጀመር አይችልም
- D ሮኬት ትልቅ ለማድረግ
መልሱን አሳይ
B. የሃይል ማመንጫዎቻቸው ሲጠፉ ከባድ ባዶ ታንኮችንና ሞተሮችን መሸከም እንዲቆሙ የመጀመሪያው ደረጃ ባዶ ከሆነ 25 ቶን ይመዝናል. ይህ ማለት በእያንዳንዱ ኪሎግራም የሚቀረው ነዳጅ የበለጠ ቀላል የሆነ መኪና ያሳስባል ማለት ነው
ይህ ክፍል
ምንጭ
- SpaceX, Falcon 9 vehicle page (masses, thrust)
- SpaceX, Falcon User's Guide (2021)
- NASA Glenn Research Center, Beginner's Guide to Rockets
- H. D. Curtis, Orbital Mechanics for Engineering Students, 4th ed., ch. 13 (rocket vehicle dynamics)
- Wikipedia, Delta-v budget (typical losses to low Earth orbit)
ይህ ክፍል የሊሴንስ አለው CC BY-SA 4.0.