Delta- V kort
Hvor meget ændring i hastighed det tager at bevæge sig mellem Jorden, kredsløb, Månen, Mars og asteroiderne.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta- V kort
Hvad er det her? Et kort over rumrejser. Hver linje repræsenterer en del af rejsen, og tallet angiver hvor meget fartøjets hastighed skal ændres for at nå frem til den pågældende del af rummet.
Sådan bruger du det: Vælg en start og en destination: Tryk på to prikker på kortet, brug menuerne Fra og Til eller tryk på en af turknapperne.Ruten lyser op, og brændstofbudgetbjælken lægger hver etape sammen.
Brændstofbudget for denne tur
Delta-v i alt
Stryg til siden for at se hele kortet.
Værdier er envejs, ideelle impulsive manøvrer medmindre markeret typiske.Reelle missioner tilføje tab og flyændringer.
Prøv dette.
- Tryk på "To kredsløb" for at gå fra Jordens overflade til lavt kredsløb.Bemærk: Det første skridt koster 9,4 km/s. At gå fra kredsløb hele vejen til Månens overflade koster kun omkring 5,6 km/s mere.
- Tryk på "Til månen", derefter "Til Mars", og sammenlign totalerne.Bemærk: De er næsten de samme: omkring 15,0 og 15,1 km/s, selvom Mars altid er mere end hundrede gange længere væk end Månen.Mars har luft at bremse med, når du lander; Månen har ingen, så hver smule af bremsning koster brændstof.
- Planlæg en tur fra Mars' overflade tilbage til Jordens overflade.Bemærk: Den sidste etape, ned til Jordens overflade, koster 0 km/s: Jordens luft og et varmeskjold sørger for bremsningen, som det gjorde for alle Apollo-besætninger, men at komme op fra Mars koster stadig omkring 4,1 km/s.
- Tryk på "Til geostationær bane" og sammenlign det med at gå fra lav jordbane til lav månebane.Bemærk: Det koster omtrent det samme at nå frem til det høje kredsløb, hvor tv- og vejrsatellitterne sidder, som at nå frem til Månens kredsløb: omkring 3,9 km/s fra lavt jordkredsløb i begge tilfælde.
Idéerne bag det
Hvad er delta-v?
Tænk på en biltur: Læg alle de gange, du accelererer og bremser sammen, så får du din delta-v. I rummet er der ingen vej at køre imod og ingen bremser, så hver eneste ændring af hastigheden, op eller ned, skal komme fra raketmotoren, og hver eneste bit af det koster brændstof.
Hvorfor er det sværeste trin at komme i kredsløb?
At være i kredsløb handler ikke om at være højt oppe. Det handler om at gå sidelæns så hurtigt, at man bliver ved med at falde rundt om Jorden i stedet for ind i den. Lige over luften betyder det omkring 7,8 km/s (omkring 28.000 km/t), én gang rundt om planeten på ca. 90 minutter. På vej op mister en raket også cirka 1,5 til 2 km/s i kampen mod tyngdekraften og luftmodstanden (Jordens rotation giver lidt tilbage), så dette ene skridt koster omkring 9,4 km/s.
Hvorfor er landing på Mars billigere end landing på Månen?
Mars har en tynd atmosfære. En lander rammer den luft med høj hastighed, og dens varmeskjold omdanner hastigheden til varme; faldskærme og en kort raketforbrænding i slutningen gør resten. Så kortet tæller 0 km/s raketbrændstof for landing på Mars, men 1,63 km/s for den luftløse Måne, hvor motorer skal gøre al bremsning. At forlade Mars er en anden historie: at klatre op igen til kredsløb koster omkring 4,1 km/s.
Hvad er aerobraking?
Using a planet's air as a free brake. A spacecraft dips into the thin top of the atmosphere, drag slows it, and it saves fuel it would otherwise burn. In 2006 NASA's Mars Reconnaissance Orbiter shrank its orbit this way, with hundreds of dips through Mars's upper air over about five months.
Hvorfor betyder hver km/s så meget?
En raket skal have sit eget brændstof med, og det brændstof skal skubbes fremad, så hver ekstra km/s kræver mere brændstof end den forrige. Derfor vejede Saturn V, der sendte astronauterne til Månen, næsten 3000 tons ved opsendelsen, hvoraf størstedelen var drivmiddel.
Kilder: beregnede ben bruger standard to-legeme kredsløb formler med NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); typiske ben fra Delta-v budget artikel på Wikipedia og dens citerede referencer. Saturn V opsendelsesmasse: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobraking: NASA/JPL.
Delta vee er et udtryk, der betyder "hastighedsændring": hvor meget rumfartøjet skal accelerere, sænke farten eller ændre retning. Det fungerer som et brændstofbudget for en rejse, målt i kilometer pr. sekund (km/s).
Mere i ordlisten →Banen for noget, der bliver ved med at falde rundt om en planet eller stjerne uden nogensinde at ramme den, fordi det bevæger sig sidelæns hurtigt nok.
Mere i ordlisten →Et kredsløb lige over jorden, nogle få hundrede kilometer oppe i luften, hvor den internationale rumstation flyver hen og kredser om Jorden én gang på ca. 90 minutter.
Et højt kredsløb, 35.786 km over ækvator, hvor en tur rundt om Jorden tager lige så lang tid som et omløb om Jorden (lige under 24 timer), og hvor en satellit synes at hænge stille på himlen, hvorfor TV- og vejrsatellitter bruger den.
En strakt bane, der plejede at komme fra et sted til et andet, som en motorvejs-forbifart, man passerer bare forbi den; man bliver ikke stående.
Ved at bruge planetens luft som fribremse, dykker rumfartøjet ned i den tynde øverste del af atmosfæren og luftmodstanden bremser det, så man sparer brændstof. Prisen er varme, så der skal et varmeskjold til eller mange blide passager.
Den mest brændstofbesparende måde at bevæge sig mellem to cirkulære baner: et tryk for at starte en oval bane, der lige rører den nye bane, og et andet tryk, når du kommer derhen.
Mere i ordlisten →Datatabel (tekstalternativ)
| Fra | To | → | ← | Hvordan det blev udarbejdet |
|---|---|---|---|---|
| Jordens overflade | Lavt jordkredsløb (200 km) | 9,4 km/sek. | 0 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | typisk (udgivet): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesOpsendelse til kredsløb: ca. 7,8 km/s omløbshastighed plus tab på grund af tyngdekraft og luftmodstand. |
| Lavt jordkredsløb (200 km) | Geostationært transfer kredsløb | 2,45 km/sek. | 2,45 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | beregnet (ideelt): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostationært transfer kredsløb | Geostationær bane | 1,48 km/sek. | 1,48 km/sek. | beregnet (ideelt): Hohmann apogee burn, no plane changeFra et opsendelsessted langt fra ækvator tilføjer også en ændring af banehældningen nogle få hundrede meter pr. sekund. |
| Lavt jordkredsløb (200 km) | Jorden flugt (Dansk) | 3,22 km/sek. | 3,22 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | beregnet (ideelt): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Lavt jordkredsløb (200 km) | Overførsel til månen | 3,13 km/sek. | 3,13 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | beregnet (ideelt): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Overførsel til månen | Lavt månekredsløb (100 km) | 0,82 km/sek. | 0,82 km/sek. | beregnet (ideelt): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Lavt månekredsløb (100 km) | Månens overflade | 1,63 km/sek. | 1,63 km/sek. | beregnet (ideelt): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Lavt jordkredsløb (200 km) | Overførsel til Mars | 3,61 km/sek. | 3,61 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | beregnet (ideelt): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Overførsel til Mars | Lavt kredsløb om Mars (300 km) | 2,09 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | 2,09 km/sek. | beregnet (ideelt): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Lavt kredsløb om Mars (300 km) | Overfladen af Mars | 0 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | 4,1 km/sek. | typisk (udgivet): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLandingen sker hovedsageligt i atmosfæren (varmeskjold og faldskærm); opstigningen tilbage til kredsløbet er den offentliggjorte typiske værdi. |
| Lavt jordkredsløb (200 km) | Jordnær asteroide (Bennu) | 4,11 km/sek. | 4,11 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | beregnet (ideelt): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Lavt jordkredsløb (200 km) | Ceres' bane | 9,48 km/sek. | 9,48 km/sek. (Kan bruge aerobremsning) | beregnet (ideelt): 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 |
Værktøjer og lektioner bruger forenklede modeller til undervisningsformål, men må ikke bruges til navigation, missionsplanlægning eller operationelle beslutninger. Certifikater er gratis og ikke-akkrediterede. Læs ansvarsfraskrivelsen for uddannelsesindhold