Når man når kredsløbet

Rummet er kun omkring 100 km væk, tættere end mange menneskers pendler. At komme op der er let: sonderende raketter gør det med et par minutters flyvning og falder lige tilbage.At blive deroppe er den svære del. For at blive stående skal du have en sideværts hastighed på ca. 7,8 km/s, og det er næsten alt raketbrændstof brugt på.

At gå op tager minutter. At gå sidelæns hurtigt nok tager næsten alt brændstoffet.

Se.

En lancering har fire handlinger:

1. Lige op i et par sekunder, for at rydde tårnet og den tykkeste luft.
2. Tyngdekraftsvejen. En lille hældning, et par grader, og tyngdekraften gør resten: vejen bøjer af sig selv, mens motorerne skubber den. Ingen skarpe sving, som ville bryde en tynd raket i luftstrømmen.
3. Staging. Efter ca. to et halvt minut er det første trin tomt og falder af. Det øverste trin, meget lettere, bliver ved med at skubbe.
4. Flyver næsten fladt, opbygger sidelæns hastighed indtil den når kredsløbshastighed. Motoren slukker. Rumfartøjet er i kredsløb, og kredser om Jorden hvert 88. minut eller deromkring.

At starte mod øst hjælper: Jordens egen rotation giver en fri 0,465 km/s ved ækvator. Det er derfor, de fleste opsendelsesanlæg vender mod havet i øst.

Forstået.

I ovenstående simulering bruger køretøjet ca. 9,3 km/s af “delta-v” (den samlede ændring af hastighed dens motorer kan give) for at nå en hastighed på 7,8 km/t ved 200 km. Forskellen er gravity loss: mens raketten stadig peger delvist opad, holder en del af dens tryk kun den op mod tyngdekraften i stedet for at accelerere den.

Rigtige raketter kæmper også mod luftmodstand og mister en del effektivitet til styring. Det sædvanlige budget, der er angivet for lavt jordkredsløb, er 9,3 til 10 km/s, hvilket passer.

Øjeblik i simuleringen	Tid	Højde	Hastighed
Første trins motorafbrydelse	ca. 2 min 24 s	Omkring 90 km	ca. 3,0 km/s
Andet trins afskæring, i kredsløb	ca. 7 min 37 s	ca. 200 km	7,8 km/t

Det første trin, der afbrydes ved 3 km/s, er alt for langsomt til at komme i kredsløb og falder tilbage (Falcon 9-boosterne styrer sig selv tilbage til jorden).

Master

Den øverste etape i denne model bruger en simpel lukket-loop vejledning lov. I hvert øjeblik vælger den en pitchvinkel θ, så den vertikale acceleration korrigerer højde og stigningshastighed:

a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_mål − r) − k₂·v_r

De to første udtryk er tyngdekraften minus den “centrifugale” lettelse af horisontal hastighed. Når v_h nærmer sig den cirkulære hastighed √(μ/r), annulleres de to og scenen peger fladt. Virkelige rumfartøjer bruger mere raffinerede ordninger (f.eks. den iterative styringstilstand fra Apollo-æraen eller eksplicit motorstyret styring på rumfærgen), der minimerer drivstoffet, men princippet er det samme.

Indsættelse i kredsløb ender med nul vertikal hastighed præcis på målhøjden, og horisontal hastighed lig med √(μ/r). Hvis man ikke gør det, bliver kredsløbet en ellipse med det laveste punkt muligvis inde i atmosfæren.