لماذا المدار هو سقوط

كل رائد فضاء رأيته من قبل يطفو في محطة الفضاء متدنية. كذلك هي المحطة، وكذلك هو القمر. لا أحد منهم فوق الجاذبية إنها تسقط حول الأرض، مراراً وتكراراً، ولا تصطدم بها أبداً.

المدار هو ببساطة سقوط لا ينتهي أبداً

انظر

يرمي الكرة جانبا و هي تنحني إلى الأرض. ارميها بقوة اكبر وسوف تهبط بعيدا والآن تخيل أنك تلقي به بقوة كبيرة بحيث أنه عندما يسقط متراً واحداً، تكون الأرض تحته قد ارتفعت منحني بعيداً بمتر واحد أيضاً وما زال يتراجع. انه لا يقترب منك ابدا

على الأرض يحدث ذلك عند حوالي 7.8 km/s بالقرب من السطح (28,000 كم/ساعة). لا شيء على الأرض يمكن أن يتحرك بهذه السرعة لأن الهواء سيوقفه، لذا سنذهب فوق الهواء أولا. هذا كل ما يفعله الصاروخ: إنه يرفع مركبة فضائية فوق الغلاف الجوي ثم يدفعها إلى الجانبصعبة جداً

• أبطأ من السرعة المدارية : المسار ينحني نحو اﻷرض .
• السرعة المدارية بالضبط: دائرة.
• أسرع: شكل إهليلجي، يتأرجح إلى الخارج والخلف.
• أسرع من سرعة الهروب (حوالي 11 كم/ثانية من المدار المنخفض): يفتح المسار ولا يعود أبدا.

خمن أولاً: ما مدى قوة الجاذبية على ارتفاع محطة الفضاء الدولية، بالمقارنة مع الأرض؟

حوالي 90% بنفس القوة يطفو رواد الفضاء ليس بسبب غياب الجاذبية، ولكن لأنهم ومحطاتهم تسقط معاً.

داخل مركبة فضائية تسقط كل شيء يسقط معاً بنفس المعدل، لذلك لا شيء يضغط على أي شيء آخر. لهذا السبب يطفو رواد الفضاء وكالات الفضاء تسمى الجاذبية الصغرى.

فهمت

وبالقرب من الأرض، تجذب الجاذبية بتسارع g = GM/r². التحرك في دائرة نصف قطرها r بسرعة v يحتاج إلى سحب نحو مركز v²/r. المدار هو حيث توفر الجاذبية بالضبط ذلك السحب:

v²/r = GM/r²  →  v = √(GM / r)

مع GM للأرض = 398,600 كم³/ث² و r = 6,371 + 200 = 6,571 كم، v ≈ 7.79 كم/ث. عند ارتفاع جبل نيوتن الخيالي 600 كم في الفيلم، r = 6978 كم و v = 7.56 كم / ثانية.

والوقت اللازم لدورة واحدة هو كما يلي: T = 2πr / v، أي حوالي 88 دقيقة على مسافة 200 كم. المدارات الأعلى أبطأ وأطول: القمر، 384,400 كم من المسافة، يستغرق 27.3 أيام.

الماجستير

اﻹطﻻق أفقيا بنصف قطر r₀ بالسرعة v والمسار هو مقطع مخروطي مع مركز اﻷرض في بؤرة واحدة. الطاقة لكل كيلوغرام،

ε = v²/2 - μ/r₀،

يحدد الشكل: ε < 0 is an ellipse (including the circle and the paths that hit the ground, which are ellipses interrupted by the surface), ε = 0 a parabola, ε > 0 a hyperbola. ويعطي تحديد ε = 0 سرعة الهروب v_esc = √(2μ/r₀)، أي بالضبط √2 أضعاف السرعة الدائرية على نفس الارتفاع.

الإطلاق الأفقي يضع دائما نقطة الإطلاق في apsis: أعلى نقطة في المدار إذا كانت v أقل من السرعة الدائرية، والأدنى إذا كانت أعلى. وهذا هو السبب في أن الكرات الأبطأ في الفيلم تسقط بعيداً عن الجبل، والكرات الأسرع تعود إليه من أسفله.