خريطة Delta-v
كم من التغير في السرعة يحتاج للتحرك بين الأرض والمدار والقمر والمريخ والكويكبات.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
خريطة Delta-v
ما هذا؟ خريطة للرحلات الفضائية كل خط يمثل مرحلة واحدة من الرحلة وعدد هذه الخطوتين يخبرك كم يجب على المركبة الفضائية أن تتغير سرعتها لتطير في تلك المرحلة قم بجمع المرحلة وتحصل على ميزانية الوقود للرحلة
كيف تستخدمه: ان الخيار الثاني هو اختيار بداية ووجهة: اضغط على نقطتين على الخريطة، واستخدم قوائم من وحتى، او اضغط على احد زري الرحلة. سوف يظهر الطريق ويقوم شريط ميزانية الوقود بجمع كل خطوة.
ميزانية الوقود لهذه الرحلة
المجموع delta-v
حرك الشاشة جانباً لرؤية الخريطة بأكملها.
القيم هي اتجاه واحد، مثالية المناورات الانفعالية ما لم توضع علامة نمطية.
جرب هذا
- اضغط على " إلى المدار" للذهاب من سطح الأرض إلى مدار أرضي منخفض.ملاحظة: هذه الخطوة الأولى تكلف 9.4 كم/ثانية، والاستمرار من المدار إلى سطح القمر يكلف فقط حوالي 5.6 كم/ثانية أكثر.
- اضغط على "إلى القمر" ثم "إلى المريخ"، وقارني المجموعتين.ملاحظة: إن سرعة المريخ وسرعة القمر متطابقتان تقريباً: نحو 15.0 و15.1 كيلومتر في الثانية، على الرغم من أن المريخ يبعد عن الأرض أكثر من مائة مرة مقارنة بالقمر. فالمريخ لديه الهواء الذي تستطيع أن تستخدمه عند الهبوط؛ والقمر لا يملك أي شيء من هذا القبيل، لذا فإن كل تباطؤ يكلف الوقود.
- تخطيط رحلة من سطح المريخ إلى سطح الأرض.ملاحظة: المرحلة الأخيرة، إلى سطح الأرض، تكلف 0 كم/ث: هواء الأرض ودرع حراري يقوم بالكفاح، كما فعلوا مع كل طاقم أبولو. لا يزال التسلق من المريخ يكلف حوالي 4.1 كم/ثانية.
- اضغط على " إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض" و قارنه بالذهاب من مدار الأرض المنخفض إلى مدار القمر المنخفض.ملاحظة: وتكاليف الوصول إلى المدار العالي حيث توجد سواتل التلفاز والأرصاد الجوية هي نفس تكاليف الوصول إلى مدار حول القمر: حوالي 3.9 كم/ثانية من المدار الأرضي المنخفض في كلتا الحالتين.
الأفكار الكامنة وراءها
ما هو دلتا-في؟
فكر في رحلة على الطريق. أضف كل مرة تسرع فيها وكل مرة تقوم بتشغيل المكابح: وهذا المجموع هو دلتا-في الخاص بك. في الفضاء لا يوجد طريق للدفع ضده ولا مكابح، لذا فإن كل تغير في السرعة، صعوداً أو هبوطاً، لابد أن يأتي من محرك الصاروخ، وكل جزء منه يكلف وقوداً.
لماذا يكون الوصول إلى المدار هو أصعب خطوة؟
إن كونك في مدار لا يعني أن تكون مرتفعاً، بل يعني أن تسير جانبياً بسرعة كبيرة بحيث تستمر في السقوط حول الأرض بدلاً من أن تسقط فيها. فوق الهواء مباشرةً، وهذا يعني حوالي 7.8 كم/ثانية (حوالي 28000 كم/ساعة)، ومرة واحدة حول الكوكب في حوالي 90 دقيقة. وفي الطريق إلى أعلى يخسر الصاروخ أيضاً ما بين 1.5 إلى 2 كم/ثانية تقريباً في محاربة الجاذبية وسحب الهواء (دوران الأرض يعطيه بعض الدعم)، وبالتالي فإن هذه الخطوة الواحدة تكلف حوالي 9.4 كم/ثانية.
لماذا الهبوط على المريخ أرخص من الهبوط على القمر؟
المريخ لديه غلاف جوي رقيق. ويصطدم المركبة الفضائية بهذا الهواء بسرعة عالية، ويحول درعها الحراري السرعة إلى حرارة؛ المظلات و صاروخ قصير يحرق في النهاية يفعل البقية لذلك تحسب الخريطة 0 كم/ث من وقود الصاروخ للهبوط على المريخ، ولكن 1.63 كم/ث للقمر بلا هواء، حيث يجب أن تقوم المحركات بجميع عمليات الفرامل. مغادرة المريخ هي قصة أخرى: الصعود إلى المدار يكلف حوالي 4.1 كم/ثانية.
ما هو الفرامل الهوائية؟
باستخدام هواء كوكب ككابح حر إن المركبة الفضائية تغوص في الجزء العلوي الرطب من الغلاف الجوي، وتؤدي السحب إلى إبطائها، وتوفّر الوقود الذي كانت ستحترقه لولا ذلك. في 2006 NASA مارس استطلاع مداري تقلص مداره بهذه الطريقة، مع مئات من الانخفاضات عبر الهواء العلوي للمريخ على مدى حوالي خمسة أشهر.
لماذا كل كيلومتر/ثانية مهم جداً؟
فالصاروخ يجب أن يحمل وقوداً خاصاً به، ويجب دفع ذلك الوقود أيضاً. لذا كل كيلومتر/ثانية إضافي يحتاج إلى وقود أكثر من السابق. That is why the Saturn V that sent astronauts to the Moon weighed nearly 3,000 tonnes at launch, most of it propellant.
المصادر : تستخدم اﻷطراف المحسوبة الصيغ المدارية القياسية للجسمان مع بيانات الكواكب NASA/JPL (scripts/build-deltav.mjs) ؛ (أ) أطراف نموذجية من مقالة الميزانية Delta-v على ويكيبيديا ومراجعها المستشهد بها. كتلة إطلاق ساترن V: NASA. المحرك الجوي لمركبة استطلاع مدار المريخ: NASA/JPL.
قل "دلتا في". تعني "تغيير السرعة": كم يجب على المركبة الفضائية أن تتسارع، أو تبطئ أو تغير الاتجاه. وهي تعمل مثل ميزانية الوقود للرحلة، وتقاس بالكيلومترات في الثانية (كم/ث).
المزيد في المسرد →مسار شيء ما يستمر في السقوط حول كوكب أو نجم دون أن يصطدم به أبداً، لأنه يتحرك جانبياً بسرعة كافية.
المزيد في المسرد →مدار فوق الهواء مباشرة، على ارتفاع بضع مئات من الكيلومترات، وتحلق محطة الفضاء الدولية هناك، وتدور حول الأرض مرة واحدة في حوالي 90 دقيقة.
إن مدار الأرض المرتفع، 35786 كيلومتراً فوق خط الاستواء، حيث تستغرق الرحلة حول الأرض نفس الوقت الذي تستغرقه دورة واحدة للأرض (أقل قليلاً من 24 ساعة). ويبدو أن القمر الصناعي هناك معلق في السماء، ولهذا السبب تستخدمه الأقمار الصناعية التليفزيونية والأرصاد الجوية.
كان المدار ممتداً في الماضي، وكان ينقلك من مكان إلى آخر مثل الطريق السريع. فأنت لا تذهب إلا عبره؛ ولا تبقى فيه.
باستخدام هواء الكوكب ككابح حر، تغوص المركبة الفضائية في أعلى طبقة رقيقة من الغلاف الجوي وتسحب الهواء ببطء، مما يوفر الوقود. والثمن هو الحرارة، لذا فهي تحتاج إلى درع حراري أو العديد من الممرات الخفيفة.
الطريقة الأكثر اقتصاداً للوقود للتحرك بين مدارين دائريين: دفعة واحدة لبدء مسار بيضاوي يلمس المدار الجديد، ودفعة ثانية عندما تصل إلى هناك.
المزيد في المسرد →جدول البيانات (نص بديل)
| من | إلى | → | ← | كيف تم الاتفاق عليه |
|---|---|---|---|---|
| سطح الأرض | مدار أرضي منخفض (200 كم) | 9.4 كم/ث | 0 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | نموذجية (منشورة): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesالإطلاق إلى المدار: حوالي 7.8 كم/ثانية من السرعة المدارية مضافا إليها الخسائر الناجمة عن الجاذبية والسحب الهوائي. |
| مدار أرضي منخفض (200 كم) | مدار انتقال ثابت بالنسبة للأرض | 2.45 كم/ث | 2.45 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | المحسوبة (مثالية): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| مدار انتقال ثابت بالنسبة للأرض | المدار الثابت بالنسبة للأرض | 1.48 كم/ث | 1.48 كم/ث | المحسوبة (مثالية): Hohmann apogee burn, no plane changeومن موقع إطلاق بعيد عن خط الاستواء، فإن تغيير ميل المدار يضيف أيضاً بضع مئات من الأمتار في الثانية. |
| مدار أرضي منخفض (200 كم) | الهروب من الأرض | 3.22 كم/ث | 3.22 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | المحسوبة (مثالية): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| مدار أرضي منخفض (200 كم) | النقل إلى القمر | 3.13 كم/ث | 3.13 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | المحسوبة (مثالية): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| النقل إلى القمر | المدار القمري المنخفض (100 كم) | 0.82 كم/ث | 0.82 كم/ث | المحسوبة (مثالية): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| المدار القمري المنخفض (100 كم) | سطح القمر | 1.63 كم/ث | 1.63 كم/ث | المحسوبة (مثالية): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| مدار أرضي منخفض (200 كم) | النقل إلى المريخ | 3.61 كم/ث | 3.61 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | المحسوبة (مثالية): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| النقل إلى المريخ | مدار المريخ المنخفض (300 كم) | 2.09 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | 2.09 كم/ث | المحسوبة (مثالية): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| مدار المريخ المنخفض (300 كم) | سطح المريخ | 0 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | 4.1 كم/ث | نموذجية (منشورة): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesويستخدم الهبوط في معظمه الغلاف الجوي (الدرع الحراري والمظلات)؛ أما الصعود إلى المدار فهو القيمة النمطية المنشورة. |
| مدار أرضي منخفض (200 كم) | الكويكب القريب من الأرض (بنو) | 4.11 كم/ث | 4.11 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | المحسوبة (مثالية): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| مدار أرضي منخفض (200 كم) | مدار سيريس | 9.48 كم/ث | 9.48 كم/ث (يمكن أن تستخدم الفرامل الهوائية) | المحسوبة (مثالية): Heliocentric Hohmann 1 au to Ceres, coplanar (ignores its 10.6 degree inclination); departure from 200 km LEO, capture into a 200 km Ceres orbit |
وتستخدم الأدوات والدروس نماذج مبسطة لأغراض التعلم فقط، ولا ينبغي استخدامها لأغراض الملاحة أو تخطيط البعثات أو اتخاذ أي قرار تشغيلي.() والشهادات مجانية وغير معتمدة. اقرأ إخلاء المسؤولية عن المحتوى التعليمي