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Delta-v Map
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Delta-v Map

Wie viel Geschwindigkeitsänderung es braucht, um sich zwischen Erde, Umlaufbahn, Mond, Mars und Asteroiden zu bewegen.

ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)

Delta-v Map

Was ist das? Eine Karte von Raumfahrt-Reisen. Jede Linie ist ein Teil einer Reise, und die Zahl sagt aus, wie viel das Raumschiff seine Geschwindigkeit ändern muss, um diesen Teil zu fliegen.Addition der Abschnitte und Sie erhalten das Treibstoffbudget der Reise.

Wie man es benutzt: Wählen Sie einen Startpunkt und ein Ziel aus: Tippen Sie auf zwei Punkte auf der Karte, verwenden Sie die Menüs Von und Nach oder drücken Sie eine der Fahrttasten.Die Route wird beleuchtet und der Kraftstoffbudgetbalken addiert jede Etappe.

Schnelle Ausflüge

Kraftstoffbudget für diese Reise

Gesamt-delta-v

    Wie man die Karte liest Boden (eine Oberfläche) Eine stabile Umlaufbahn Ein Transfer: ein Weg, den Sie gehen Gestrichelte Linie: ein typischer realer Wert, einschließlich Verluste Zwei Zahlen, wie 9.4 / 0: die Kosten für eine Richtung und die Kosten für die Rückkehr.Die Rückkehr kann billiger sein, wenn Luft das Bremsen übernimmt.

    Wie viel Geschwindigkeitsänderung es braucht, um sich zwischen Erde, Umlaufbahn, Mond, Mars und Asteroiden zu bewegen. 9,4 / 0 2,45 1,48 3,22 3,13 0,82 1,63 3,61 2,09 0 / 4,1 4,11 9,48 Erdoberfläche NiedrigeErdumlaufbahn(200 km) GeostationäreTransferbahn GeostationäreUmlaufbahn Earth Escape Transfer zumMond NiedrigeMondbahn (100km) Mondoberfläche Transfer zumMars NiedrigeMarsbahn (300km) Marsoberfläche ErdnaherAsteroid (Bennu) Ceresbahn

    Streichen Sie zur Seite, um die gesamte Karte anzuzeigen.

    Werte sind Einweg-, ideale impulsive Manöver, sofern nicht typisch markiert.Echte Missionen fügen Verluste und Flugzeugwechsel hinzu.

    Probieren Sie das aus
    1. Drücken Sie "In Umlaufbahn", um von der Erdoberfläche in die niedrige Erdumlaufbahn zu gelangen.Hinweis: Der erste Schritt kostet 9,4 km/s. Von der Umlaufbahn bis zur Mondoberfläche sind es nur noch etwa 5,6 km/s mehr.
    2. Drücke "Zum Mond", dann "Zum Mars" und vergleiche die Summen.Hinweis: Die sind fast gleich: etwa 15,0 und 15,1 km/s, obwohl der Mars immer mehr als hundertmal weiter weg ist als der Mond. Der Mars hat bei der Landung Luft zum Bremsen, der Mond keine. Jedes bisschen Verlangsamung kostet also Treibstoff.
    3. Plane eine Reise von der Marsoberfläche zurück zur Erdoberfläche.Hinweis: Die letzte Etappe, die Abfahrt zur Erdoberfläche, kostet 0 km/s: Erdatmosphäre und Hitzeschild bremsen, wie es bei jeder Apollo-Crew der Fall war; der Aufstieg vom Mars kostet immer noch etwa 4,1 km/s.
    4. Drücken Sie "In geostationäre Umlaufbahn" und vergleichen Sie es mit dem Wechsel von der niedrigen Erdumlaufbahn zur niedrigen Mondbahn.Hinweis: Die Erreichen der hohen Umlaufbahn, in der TV- und Wettersatelliten sitzen, kostet etwa das gleiche wie die Erreichen einer Umlaufbahn um den Mond: ca. 3,9 km/s aus der niedrigen Erdumlaufbahn in beiden Fällen.
    Wörter zu wissen
    Die Ideen dahinter

    Was ist Delta-v?

    Stellen Sie sich eine Reise vor: Addieren Sie jedes Mal, wenn Sie beschleunigen und jedes Mal, wenn Sie bremsen: Diese Summe ist Ihr Delta-V. Im Weltraum gibt es keine Straße, gegen die man drücken kann, und keine Bremsen, so dass jede Geschwindigkeitsänderung, ob nach oben oder unten, vom Raketenmotor kommen muss, und jedes bisschen davon kostet Treibstoff.

    Warum ist der schwierigste Schritt, in die Umlaufbahn zu gelangen?

    In der Umlaufbahn zu sein bedeutet nicht, hoch oben zu sein. Es geht darum, so schnell seitlich zu gehen, dass man immer wieder um die Erde herumfällt anstatt in sie hineinzufallen. Direkt über der Luft bedeutet das etwa 7,8 km/s (etwa 28.000 km/h), einmal um den Planeten in etwa 90 Minuten. Auf dem Weg nach oben verliert eine Rakete auch ungefähr 1,5 bis 2 km/s im Kampf gegen Schwerkraft und Luftwiderstand (die Drehung der Erde gibt ein wenig zurück), also kostet dieser einen Schritt etwa 9,4 km/s.

    Warum ist die Landung auf dem Mars billiger als die Landung auf dem Mond?

    Der Mars hat eine dünne Atmosphäre. Ein Lander trifft diese Luft mit hoher Geschwindigkeit und sein Hitzeschild wandelt die Geschwindigkeit in Wärme um; Fallschirme und ein kurzer Raketenbrand am Ende machen den Rest. Die Karte zählt also 0 km/s Raketentreibstoff für die Landung auf dem Mars, aber 1.63 km/s für den luftlosen Mond, wo Triebwerke alle Bremsen übernehmen müssen. Das Verlassen des Mars ist eine andere Geschichte: Der Aufstieg zurück in die Umlaufbahn kostet etwa 4.1 km/s.

    Was ist Aerobraking?

    Die Luft eines Planeten als freie Bremse nutzen. Ein Raumschiff taucht in die dünne Oberfläche der Atmosphäre ein, der Luftwiderstand verlangsamt es und spart Treibstoff, den es sonst verbrennen würde. In 2006 NASAs Mars Reconnaissance Orbiter schrumpfte seine Umlaufbahn auf diese Weise, mit Hunderten von Einbrüchen durch die obere Luft des Mars über etwa fünf Monate.

    Warum ist jeder km/s so wichtig?

    Eine Rakete muss ihren eigenen Treibstoff tragen und diesen Treibstoff auch weiterschieben, also braucht jede weitere km/s mehr Treibstoff als die vorherige. Deshalb wog die Saturn V, die Astronauten zum Mond schickte, beim Start fast 3000 Tonnen, den größten Teil davon Treibstoff.

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    Aerobraking: Das Raumschiff taucht bei jedem Durchgang in die Luft und seine Umlaufbahn schrumpft.

    Quellen: berechnete Beine verwenden Standard-Zweikörper-Umlaufbahnformeln mit NASA/JPL Planetendaten (scripts/build-deltav.mjs); typische Beine aus dem Delta-v-Budgetartikel in Wikipedia und dessen zitierten Referenzen. Saturn V Startmasse: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter Aerobremsung: NASA/JPL.

    Datentabelle (Textalternative)
    Alle Links auf der Karte
    FromTo→←Wie es ausgearbeitet wurde
    ErdoberflächeNiedrige Erdumlaufbahn (200 km) 9,4 km/s 0 km/s (Kann Aerobraking verwenden) typisch (veröffentlicht): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesStart in die Umlaufbahn: etwa 7,8 km/s Orbitgeschwindigkeit plus Verluste durch Schwerkraft und Luftwiderstand.
    Niedrige Erdumlaufbahn (200 km)Geostationäre Transferbahn 2,45 km/s 2,45 km/s (Kann Aerobraking verwenden) Berechnet (ideal): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial
    Geostationäre TransferbahnGeostationäre Umlaufbahn 1,48 km/s 1,48 km/s Berechnet (ideal): Hohmann apogee burn, no plane changeVon einem Startplatz entfernt vom Äquator, auch die Änderung der Neigung der Umlaufbahn fügt ein paar hundert Meter pro Sekunde.
    Niedrige Erdumlaufbahn (200 km)Earth Escape 3,22 km/s 3,22 km/s (Kann Aerobraking verwenden) Berechnet (ideal): Escape speed minus circular speed at 200 km
    Niedrige Erdumlaufbahn (200 km)Transfer zum Mond 3,13 km/s 3,13 km/s (Kann Aerobraking verwenden) Berechnet (ideal): Raise apogee to the Moon's mean distance
    Transfer zum MondNiedrige Mondbahn (100 km) 0,82 km/s 0,82 km/s Berechnet (ideal): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit
    Niedrige Mondbahn (100 km)Mondoberfläche 1,63 km/s 1,63 km/s Berechnet (ideal): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more)
    Niedrige Erdumlaufbahn (200 km)Transfer zum Mars 3,61 km/s 3,61 km/s (Kann Aerobraking verwenden) Berechnet (ideal): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included
    Transfer zum MarsNiedrige Marsbahn (300 km) 2,09 km/s (Kann Aerobraking verwenden) 2,09 km/s Berechnet (ideal): Capture into a 300 km circular Mars orbit
    Niedrige Marsbahn (300 km)Marsoberfläche 0 km/s (Kann Aerobraking verwenden) 4,1 km/s typisch (veröffentlicht): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesBei der Landung wird meist die Atmosphäre genutzt (Hitzeschild und Fallschirme); der Aufstieg zurück in den Orbit ist der veröffentlichte typische Wert.
    Niedrige Erdumlaufbahn (200 km)Erdnaher Asteroid (Bennu) 4,11 km/s 4,11 km/s (Kann Aerobraking verwenden) Berechnet (ideal): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO
    Niedrige Erdumlaufbahn (200 km)Ceresbahn 9,48 km/s 9,48 km/s (Kann Aerobraking verwenden) Berechnet (ideal): 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

    Die Tools und Lektionen verwenden vereinfachte Modelle nur zum Lernen, sie dürfen nicht für die Navigation, Missionsplanung oder andere operative Entscheidungen verwendet werden. Zertifikate sind kostenlos und nicht akkreditiert. Lesen Sie den Haftungsausschluss für Bildungsinhalte