Delta-v mapa
Kolik změny rychlosti je potřeba k pohybu mezi Zemí, oběžné dráhy, Měsíce, Marsu a asteroidů.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v mapa
Co je tohle? Každá čára představuje jeden úsek cesty a její číslo udává, o kolik musí kosmická loď změnit rychlost, aby mohla projít tímto úsekem. Sečtěte jednotlivé úseky a získáte rozpočet na palivo pro cestu.
Jak ho používat: Vyberte si počátek a cíl: klepněte na dvě tečky na mapě, použijte nabídky Z a Do nebo stiskněte jedno z tlačítek cesty.Trasa se rozsvítí a ukazatel palivového rozpočtu přidá každý úsek.
Rozpočet paliva pro tuto cestu
Celková delta-v
Přejetím do stran zobrazíte celou mapu.
Hodnoty jsou jednosměrné, ideální impulzivní manévry, pokud nejsou označeny jako typické.
Zkus tohle
- Stiskněte tlačítko "Na oběžnou dráhu" jít z povrchu Země na nízkou oběžnou dráhu.Poznámka: První krok stojí 9,4 km/s. Cesta z oběžné dráhy až na povrch Měsíce stojí jen asi o 5,6 km/s víc.
- Stiskněte "Na Měsíc", pak "Na Mars" a porovnejte součty.Poznámka: Jsou téměř stejné: 15,0 a 15,1 km/s. A to i přesto, že Mars je vždy více než stokrát vzdálenější než Měsíc. Mars má vzduch, kterým při přistání brzdíte, zatímco Měsíc žádný nemá, takže každé zpomalení stojí palivo.
- Naplánujte si cestu z povrchu Marsu zpět na zemský povrch.Poznámka: Poslední část, dolů k povrchu Země, stojí 0 km/s: Brzdí zemský vzduch a tepelný štít, jako tomu bylo u každé posádky Apolla. Vylézt z Marsu stále stojí asi 4.1 km/s.
- Stiskněte "Na geostacionární oběžnou dráhu" a porovnejte to s přechodem z nízké oběžné dráhy Země na nízkou lunární oběžnou dráhu.Poznámka: Dosažení vysoké oběžné dráhy, kde se nacházejí televizní a meteorologické satelity, stojí přibližně stejně jako dosažení oběžné dráhy kolem Měsíce: v obou případech asi 3,9 km/s z nízké zemské dráhy.
Myšlenky za ním
Co je delta-v?
Představte si cestu autem. Sečtěte každé zrychlení a každé brzdění: tento součet je vaše delta-v. Ve vesmíru není žádná silnice, proti které byste se tlačili, ani žádné brzdy, takže každá změna rychlosti, nahoru nebo dolů, musí pocházet od raketového motoru a každý její kousek stojí palivo.
Proč je dostat se na oběžnou dráhu tím nejtěžším krokem?
Být na oběžné dráze není o tom být vysoko. Je to o tom jít stranou tak rychle, že stále padáte kolem Země místo do ní. Těsně nad vzduchem to znamená asi 7.8 km/s (asi 28,000 km/h), jednou kolem planety za asi 90 minut. Při cestě nahoru raketa také ztrácí zhruba 1.5 až 2 km/s v boji s gravitací a odporem vzduchu (otáčení Země dává trochu zpět), takže tento jeden krok stojí asi 9.4 km/s.
Proč je přistání na Marsu levnější než přistání na Měsíci?
Mars má řídkou atmosféru. Přistávací modul narazí do vzduchu vysokou rychlostí a jeho tepelný štít přemění tuto rychlost na teplo; Zbytek zajišťují padáky a krátký raketový výstřel na konci. Takže mapa počítá 0 km/s raketového paliva pro přistání na Marsu, ale 1.63 km/s pro bezvzduchový Měsíc, kde motory musí udělat všechno brzdění. Opuštění Marsu je jiný příběh: stoupání zpět na oběžnou dráhu stojí asi 4.1 km/s.
Co je aerobrzdění?
Používání planetárního vzduchu jako volné brzdy. Kosmická loď se ponoří do tenké horní vrstvy atmosféry, odpor ji zpomalí a ušetří palivo, které by jinak spálila. V 2006 NASA Mars Reconnaissance Orbiter zmenšil svou oběžnou dráhu tímto způsobem, se stovkami poklesů přes horní vrstvy vzduchu Marsu během asi pěti měsíců.
Proč je každé km/s tak důležité?
Raketa musí nést vlastní palivo a toto palivo musí být také tlačeno, takže každý další km/s vyžaduje více paliva než ten předchozí. Proto raketa Saturn V, která vyslala kosmonauty na Měsíc, vážila při startu téměř 3000 tun, většinou hnacího materiálu.
Zdroje: vypočtené nohy používají standardní vzorce pro dvoutělesa s NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); typické nohy z článku o rozpočtu Delta-v na Wikipedii a jeho citované reference. NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobraking: NASAJPL.
Řekněme "delta vee", což znamená "změna rychlosti": o kolik musí kosmická loď zrychlit, zpomalit nebo změnit směr. Funguje to jako rozpočet paliva pro cestu, měřený v kilometrech za sekundu (km/s).
Více v glosáři →Cesta něčeho, co stále padá kolem planety nebo hvězdy, aniž by ji někdy zasáhlo, protože se pohybuje dostatečně rychle do stran.
Více v glosáři →Oběžné dráhy těsně nad povrchem, několik set kilometrů vysoko, kde se nachází Mezinárodní vesmírná stanice (ISS), která Zemi oběhne za zhruba 90 minut.
Vysoká oběžná dráha, 35,786 km nad rovníkem, kde cesta kolem Země trvá stejně dlouho jako jeden oběh Země (téměř 24 hodin). Satelit tam zřejmě visí stále na obloze, proto jej využívají televizní a meteorologické družice.
Natažená dráha, která se pohybovala z jednoho místa na druhé jako dálniční smyčka, kterou jen projíždíte a nezůstáváte tam.
Používá vzduch planety jako volnou brzdu, loď se ponoří do tenké horní vrstvy atmosféry a odpor vzduchu ji zpomalí, čímž šetří palivo. Cena je teplo, takže potřebuje tepelný štít nebo mnoho jemných průletů.
Nejvíce palivově úsporný způsob pohybu mezi dvěma kruhovými oběžnémi dráhami: jedním stisknutím spustíte oválnou dráhu, která se právě dotýká nové oběžné dráhy, a druhým stisknutím se tam dostanete.
Více v glosáři →Tabulka dat (textová alternativa)
| Od | To | → | ← | Jak to bylo vyřešeno |
|---|---|---|---|---|
| Povrch Země | Nízká oběžná dráha Země (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (může použít aerobraking) | typical (publikovaný): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesStart na oběžnou dráhu: přibližně 7,8 km/s orbitální rychlosti plus ztráty vlivem gravitace a odporu vzduchu. |
| Nízká oběžná dráha Země (200 km) | Geostacionární transferová dráha | 2,45 km/s | 2,45 km/s (může použít aerobraking) | vypočtená (ideální): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostacionární transferová dráha | Geostacionární dráha | 1,48 km/s | 1,48 km/s | vypočtená (ideální): Hohmann apogee burn, no plane changeZ místa startu vzdáleného od rovníku se změnou sklonu oběžné dráhy zrychlí i o několik set metrů za sekundu. |
| Nízká oběžná dráha Země (200 km) | Útěk ze Země | 3,22 km/s | 3,22 km/s (může použít aerobraking) | vypočtená (ideální): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Nízká oběžná dráha Země (200 km) | Přesun na Měsíc | 3,13 km/s | 3,13 km/s (může použít aerobraking) | vypočtená (ideální): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Přesun na Měsíc | Nízká oběžná dráha Měsíce (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | vypočtená (ideální): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Nízká oběžná dráha Měsíce (100 km) | Měsíční povrch | 1,63 km/s | 1,63 km/s | vypočtená (ideální): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Nízká oběžná dráha Země (200 km) | Přesun na Mars | 3,61 km/s | 3,61 km/s (může použít aerobraking) | vypočtená (ideální): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Přesun na Mars | Nízká oběžná dráha Marsu (300 km) | 2,09 km/s (může použít aerobraking) | 2,09 km/s | vypočtená (ideální): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Nízká oběžná dráha Marsu (300 km) | Povrch Marsu | 0 km/s (může použít aerobraking) | 4,1 km/s | typical (publikovaný): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesPřistání většinou využívá atmosféru (tepelný štít a padáky), výstup zpět na oběžnou dráhu je publikovanou typickou hodnotou. |
| Nízká oběžná dráha Země (200 km) | Blízkozemní planetka (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (může použít aerobraking) | vypočtená (ideální): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Nízká oběžná dráha Země (200 km) | Oběžné dráhy planetek | 9,48 km/s | 9,48 km/s (může použít aerobraking) | vypočtená (ideální): 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 |
Nástroje a lekce používají zjednodušené modely pouze pro výuku, nesmí být použity pro navigaci, plánování misí nebo jakékoli operační rozhodnutí. Certifikáty jsou zdarma a neakreditované. Přečtěte si prohlášení o vzdělávacím obsahu