Mencapai orbit

Luar angkasa hanya sekitar 100 km, lebih dekat dari perjalanan banyak orang. Mencapai atas sana mudah: roket suara melakukannya dengan beberapa menit penerbangan dan jatuh kembali. Tinggal di atas sana adalah bagian yang sulit. Untuk tetap di sana, Anda perlu sekitar 7.8 km/s kecepatan lateral, dan hampir semua bahan bakar roket digunakan untuk itu.

Mendaki butuh waktu beberapa menit. Pergi ke samping cukup cepat mengambil hampir semua bahan bakar.

Lihat

Sebuah peluncuran memiliki empat tindakan:

1. Tepat ke atas selama beberapa detik, untuk membersihkan menara dan udara tertebal.
2. Gravitasi berputar. Sebuah kemiringan kecil, beberapa derajat, dan gravitasi melakukan sisanya: jalur melengkung dengan sendirinya sementara mesin mendorong di sepanjangnya. Tidak ada putaran tajam, yang akan merusak roket tipis di aliran udara.
3. Staging. Setelah sekitar dua setengah menit tahap pertama kosong dan jatuh. Tahap atas, jauh lebih ringan, terus mendorong.
4. Terbang hampir rata, membangun kecepatan lateral sampai mencapai kecepatan orbit. Mesinnya mati. Pesawat ruang angkasa berada di orbit, mengelilingi Bumi setiap 88 menit atau lebih.

Meluncurkan ke arah timur membantu: putaran Bumi sendiri memberikan 0.465 km/detik di khatulistiwa. Itulah mengapa kebanyakan situs peluncuran menghadap lautan ke arah timur.

Mengerti

Dalam simulasi di atas, kendaraan menghabiskan sekitar 9.3 km/s dari “delta-v” (perubahan total kecepatan mesinnya dapat menyediakan) untuk mencapai kecepatan 7.8 km/s pada 200 km. Perbedaan adalah kerugian gravitasi: sementara roket masih sebagian menunjuk ke atas, bagian dari dorongan hanya menahannya melawan gravitasi bukannya mempercepatnya.

Roket nyata juga melawan angin dan kehilangan beberapa efisiensi untuk mengemudi. Anggaran biasa yang disebutkan untuk orbit Bumi rendah adalah 9.3 hingga 10 km/s, yang cocok.

Momen dalam simulasi	Waktu	Altitude	Kecepatan
Tahap pertama mesin terputus.	sekitar 2 min 24 detik	sekitar 90 km	sekitar 3.0 km/s
Tahap kedua dipotong, dalam orbit	sekitar 7 menit 37 detik	sekitar 200 km	7.8 km/s

Tahap pertama, dipotong pada 3 km / s, jauh terlalu lambat untuk orbit dan jatuh kembali (Falcon 9 boosters kemudian memandu diri mereka kembali ke tanah).

Master

Tahap atas dalam model ini menggunakan hukum panduan siklus tertutup sederhana. Pada setiap saat ia memilih sudut pitch θ sehingga percepatan vertikal memperbaiki ketinggian dan laju pendakian:

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

Dua istilah pertama adalah gravitasi minus “sentrifugal” relief dari kecepatan horizontal. Ketika v_h mendekati kecepatan lingkaran √(μ/r), keduanya dibatalkan dan titik-titik tahap datar. Kendaraan nyata menggunakan skema yang lebih disempurnakan (misalnya mode panduan iteratif era Apollo, atau panduan eksplisit bertenaga pada Space Shuttle) yang meminimalkan propelan, tetapi prinsipnya sama.

Memasukkan ke dalam orbit berakhir dengan kecepatan vertikal nol tepat pada ketinggian sasaran, dan kecepatan horizontal sama dengan √ (μ / r). Ketinggalan salah satunya dan orbit adalah elips, dengan titik terendah mungkin di dalam atmosfer.