Delta-v mapa
Koliko promjena u brzini je potrebno za kretanje između Zemlje, orbite, Mjeseca, Marsa i asteroida.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v mapa
Što je ovo? Karta svemirskih putovanja. Svaka linija predstavlja jedan dio puta, a broj na njoj označava koliko letjelica mora promijeniti brzinu da bi preletjela taj dio.Zbrojite dijelove i dobit ćete proračun goriva za putovanje.
Kako ga koristiti: Odaberite polazište i odredište: dodirnite dvije točke na karti, koristite izbornike Od i Do ili pritisnite jedan od gumba putovanja.Put će se osvijetliti, a traka proračuna goriva zbraja svaku rundu.
Proračun za gorivo za ovo putovanje
Ukupno delta-v
Povucite prstom u stranu da biste vidjeli cijelu kartu.
Vrijednosti su jednosmjerne, idealni impulsivni manevri osim ako nisu označeni tipičnim.Prave misije dodaju gubitke i promjene zrakoplova.
Pokušaj ovo.
- Pritisnite "U orbitu" da biste otišli sa Zemljine površine na nisku Zemljinu orbitu.Napomena: Taj prvi korak košta 9,4 km/s. Nastavak iz orbite sve do površine Mjeseca košta samo oko 5,6 km/s više.
- Pritisnite "Na Mjesec", a zatim "Na Mars" i usporedite ukupne iznose.Napomena: Brzine su gotovo iste: oko 15,0 i 15,1 km/s, iako je Mars uvijek više od sto puta udaljeniji od Mjeseca.Mars ima zrak kojim koči kada sletiš; Mjesec nema, tako da svako malo usporavanja košta gorivo.
- Planirajte putovanje s površine Marsa natrag na Zemljinu površinu.Napomena: Posljednja etapa, silaz na Zemljinu površinu, košta 0 km/s: Zemljin zrak i toplinski štit koče, kao što su činili za svaku posadu Apolla, a uspon s Marsa još uvijek košta oko 4,1 km/s.
- Pritisnite "U geostacionarnu orbitu" i usporedite ga s odlaskom iz niske Zemljine orbite u nisku mjesečevu orbitu.Napomena: Dolazak u visoku orbitu gdje se nalaze TV i meteorološki sateliti košta otprilike isto kao i dolazak u orbitu oko Mjeseca: oko 3,9 km/s iz niske Zemljine orbite u oba slučaja.
Ideje iza njega
Što je delta-v?
Razmislite o putovanju autocestom.Zbrojite svaki put kada ubrzavate i svaki put kad kočite: taj zbroj je vaša delta-v.U svemiru nema ceste na koju se možete gurnuti, niti kočnica, tako da svaka promjena brzine, gore ili dolje, mora doći od raketnog motora, a svaki dio toga košta gorivo.
Zašto je dolazak u orbitu najteži korak?
U orbiti se ne radi o tome da ste visoko, već o tome da idete bočno tako brzo da padate oko Zemlje umjesto da padate u nju. Nešto iznad zraka to znači oko 7,8 km/s (oko 28.000 km/h), jednom oko planeta za oko 90 minuta. Na putu prema gore raketa također gubi otprilike 1,5 do 2 km/s boreći se protiv gravitacije i otpora zraka (Zemljina rotacija daje malo natrag), pa ovaj jedan korak košta oko 9,4 km/s.
Zašto je slijetanje na Marsu jeftinije nego slijetanje na Mjesec?
Mars ima tanku atmosferu. Sletjelica udara u zrak velikom brzinom i njezin toplinski štit pretvara brzinu u toplinu; padobran i kratko izgaranje rakete na kraju rade ostalo. Dakle, karta računa 0 km/s raketnog goriva za slijetanje na Mars, ali 1,63 km/s za Mjesec bez zraka, gdje motori moraju obaviti sve kočenje. Napuštanje Marsa je druga priča: uspon natrag u orbitu košta oko 4,1 km/s.
Što je aerokočenje?
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.
Zašto je svaki km/s toliko važan?
Raketa mora nositi vlastito gorivo, a to gorivo se također mora gurati dalje.Za svaki dodatni km/s potrebno je više goriva nego za prethodni.To je razlog zašto je Saturn V koji je poslao astronaute na Mjesec težio gotovo 3000 tona pri lansiranju, većinom pogonskog goriva.
Izvori: izračunati dijelovi koriste standardne orbitalne formule s dva tijela sa NASA/JPL planetnim podacima (scripts/build-deltav.mjs); tipični dijelovi iz članka o proračunu Delta-v na Wikipediji i njegovih citiranih referenci. masa lansiranja Saturn V: NASA. aerokočenje Mars Reconnaissance Orbitera: NASA/JPL.
Izgovorite "delta vee" što znači "promjena brzine": koliko letjelica mora ubrzati, usporiti ili promijeniti smjer. To funkcionira kao proračun goriva za putovanje, mjereno u kilometrima u sekundi (km/s).
Više u pojmovniku →Put nečega što pada oko planeta ili zvijezde bez da ju ikada pogodi, jer se dovoljno brzo kreće bočno.
Više u pojmovniku →Međunarodna svemirska postaja leti u orbitu iznad Zemlje, nekoliko stotina kilometara visoko, i obilazi Zemlju jednom za otprilike 90 minuta.
Visoka orbita, 35.786 km iznad ekvatora, gdje jedan put oko Zemlje traje koliko i jedan okret Zemlje (nešto manje od 24 sata) – satelit tamo izgleda kao da mirno visi na nebu, zbog čega ga koriste TV i vremenski sateliti.
Rastegnuta orbita koja je nekada vodila od jednog mjesta do drugog, poput autoceste na kojoj samo prolazite, a ne ostajete.
Koristeći planetov zrak kao slobodnu kočnicu, letjelica uranja u tanki vrh atmosfere i otpor zraka usporava je, štedi gorivo. Cijena je toplina, pa joj treba toplinski štit ili mnogo nježnih prolazaka.
Način koji najviše štedi gorivo za kretanje između dvije kružne orbite: jedan pritisak za pokretanje ovalne putanje koja se dodiruje s novom orbitom, a drugi pritisak kada stignete tamo.
Više u pojmovniku →Podatkovna tablica (tekstna alternativa)
| Od | -Dva. | → | ← | Kako je sve to bilo smišljeno |
|---|---|---|---|---|
| Zemljina površina | Niska Zemljina orbita (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (Može koristiti aerokočenje) | Tipična (objavljena): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLansiranje u orbitu: oko 7,8 km/s orbitalne brzine plus gubici zbog gravitacije i otpora zraka. |
| Niska Zemljina orbita (200 km) | Geostacionarna prijelazna orbita | 2,45 km/s | 2,45 km/s (Može koristiti aerokočenje) | izračunato (idealno): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostacionarna prijelazna orbita | Geostacionarna orbita | 1,48 km/s | 1,48 km/s | izračunato (idealno): Hohmann apogee burn, no plane changeS mjesta lansiranja udaljeno od ekvatora, promjena nagiba orbite također dodaje nekoliko stotina metara u sekundi. |
| Niska Zemljina orbita (200 km) | Zemlja bijeg | 3,22 km/s | 3,22 km/s (Može koristiti aerokočenje) | izračunato (idealno): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Niska Zemljina orbita (200 km) | Prijenos na Mjesec | 3,13 km/s | 3,13 km/s (Može koristiti aerokočenje) | izračunato (idealno): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Prijenos na Mjesec | Niska Mjesečeva orbita (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | izračunato (idealno): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Niska Mjesečeva orbita (100 km) | Mjesečeva površina | 1,63 km/s | 1,63 km/s | izračunato (idealno): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Niska Zemljina orbita (200 km) | Prijenos na Mars | 3,61 km/s | 3,61 km/s (Može koristiti aerokočenje) | izračunato (idealno): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Prijenos na Mars | Niska orbita Marsa (300 km) | 2,09 km/s (Može koristiti aerokočenje) | 2,09 km/s | izračunato (idealno): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Niska orbita Marsa (300 km) | Površina Marsa | 0 km/s (Može koristiti aerokočenje) | 4,1 km/s | Tipična (objavljena): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesSlijetanje uglavnom koristi atmosferu (toplinski štit i padobrane); uspon natrag u orbitu je objavljena tipična vrijednost. |
| Niska Zemljina orbita (200 km) | Bliskozemni asteroid (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (Može koristiti aerokočenje) | izračunato (idealno): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Niska Zemljina orbita (200 km) | Ceresova orbita | 9,48 km/s | 9,48 km/s (Može koristiti aerokočenje) | izračunato (idealno): 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 |
Alati i lekcije koriste pojednostavljene modele samo za učenje, a ne smiju se koristiti za navigaciju, planiranje misija ili bilo kakvu operativnu odluku. Certifikati su besplatni i neakreditirani. Pročitajte izjavu o odricanju odgovornosti za obrazovni sadržaj