Mappa di Delta-v
Quanto cambiamento di velocità ci vuole per spostarsi tra la Terra, l'orbita, la Luna, Marte e gli asteroidi.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Mappa di Delta-v
Che cos'è questo? Una mappa dei viaggi spaziali. Ogni linea rappresenta una tappa di un viaggio, e il suo numero indica quanto la navicella deve cambiare velocità per volare su quella tappa.Sommando le tappe si ottiene il bilancio del carburante del viaggio.
Come utilizzarlo: Scegli un punto di partenza e una destinazione: tocca due punti sulla mappa, utilizza i menu Da e A o premi uno dei pulsanti del viaggio.Il percorso si illumina e la barra del budget carburante somma ogni tappa.
Budget carburante per questo viaggio
Totale delta-v
Scorri lateralmente per vedere l'intera mappa.
I valori sono unidirezionali, ideali per manovre impulsive a meno che non siano contrassegnati come tipici.
Prova questo
- Premere "To orbit" per andare dalla superficie terrestre a bassa orbita terrestre.Avviso: Il primo passo costa 9,4 km/s. Proseguire dall'orbita fino alla superficie lunare costa solo circa 5,6 km/s in più.
- Premi "Sulla Luna", poi "Su Marte" e confronta i totali.Avviso: Sono quasi uguali: circa 15,0 e 15,1 km/s, anche se Marte è sempre più di cento volte più lontano della Luna.Marte ha aria con cui frenare quando si atterra; la Luna non ne ha, quindi ogni rallentamento costa carburante.
- Pianifica un viaggio dalla superficie di Marte alla superficie terrestre.Avviso: L'ultima tappa, verso la superficie terrestre, costa 0 km/s: l'aria della Terra e uno scudo termico fanno da freno, come hanno fatto per ogni equipaggio Apollo. Salire da Marte costa ancora circa 4.1 km/s.
- Premere "A orbita geostazionaria" e confrontarlo con andare da bassa orbita terrestre a bassa orbita lunare.Avviso: Raggiungere l'orbita alta dove si trovano i satelliti TV e meteorologici costa circa lo stesso che raggiungere l'orbita intorno alla Luna: circa 3,9 km/s dall'orbita bassa della Terra in entrambi i casi.
Le idee dietro di esso
Che cos'è delta-v?
Pensate a un viaggio in auto: sommate ogni volta che accelerate e ogni volta che frenate: il totale è il vostro delta-v. Nello spazio non c’è strada contro cui spingere né freni, quindi ogni cambiamento di velocità, verso l’alto o verso il basso, deve provenire dal motore del razzo, e ogni piccola parte di esso costa carburante.
Perché il passaggio più difficile è quello di raggiungere l’orbita?
Essere in orbita non significa essere in alto, ma andare lateralmente così veloce che si continua a cadere attorno alla Terra invece di entrarvi. Appena sopra l'aria, questo significa circa 7,8 km/s (circa 28.000 km/h), una volta intorno al pianeta in circa 90 minuti. Sulla via verso l'alto un razzo perde anche approssimativamente da 1,5 a 2 km/s combattendo la gravità e la resistenza dell'aria (la rotazione della Terra dà un po 'indietro), quindi questo singolo passo costa circa 9,4 km/s.
Perché è più economico atterrare su Marte che sulla Luna?
Marte ha una sottile atmosfera. Un lander colpisce quell'aria ad alta velocità e il suo scudo termico trasforma la velocità in calore; I paracadute e un breve rocket burn alla fine fanno il resto. Quindi la mappa conta 0 km/s di carburante per l'atterraggio su Marte, ma 1.63 km/s per la Luna senza aria, dove i motori devono fare tutta la frenata. Lasciare Marte è un'altra storia: risalire in orbita costa circa 4.1 km/s.
Cos'è l'aerofrenatura?
Usare l'aria di un pianeta come freno libero. Una navicella spaziale si immerge nella sottile parte superiore dell'atmosfera, la resistenza lo rallenta e risparmia carburante che altrimenti brucerebbe. In 2006 NASA's Mars Reconnaissance Orbiter ha ridotto la sua orbita in questo modo, con centinaia di immersioni attraverso l'aria superiore di Marte per circa cinque mesi.
Perché ogni km/s è così importante?
Un razzo deve trasportare il proprio carburante, e questo carburante deve essere spinto avanti. Quindi ogni km/s in più richiede più carburante di quello precedente.Ecco perché il Saturn V che ha mandato gli astronauti sulla Luna pesava quasi 3000 tonnellate al lancio, la maggior parte del propellente.
Le gambe calcolate utilizzano formule orbitali standard a due corpi con NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); tipiche gambe dell'articolo del budget Delta-v su Wikipedia e le sue referenze citate. NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerofrenaggio: NASA- JPL.
Dite "delta vee", che significa "cambiamento di velocità": quanto deve accelerare, rallentare o cambiare direzione una navicella spaziale. Funziona come un bilancio del carburante per un viaggio, misurato in chilometri al secondo (km/s).
Altro nel glossario →Il percorso di qualcosa che continua a cadere intorno ad un pianeta o una stella senza mai colpirla, perché si sta muovendo lateralmente abbastanza veloce.
Altro nel glossario →Un’orbita appena sopra l’aria, a poche centinaia di chilometri di altezza: lì vola la Stazione Spaziale Internazionale, che compie un giro attorno alla Terra in circa 90 minuti.
Un’orbita alta, 35.786 km sopra l’equatore, dove un giro attorno alla Terra dura quanto una rotazione della Terra (poco meno di 24 ore) e dove un satellite sembra sospeso immobile nel cielo, motivo per cui è utilizzato dai satelliti televisivi e meteorologici.
Un’orbita allungata che ti portava da un posto all’altro, come una strada di scorrimento dell’autostrada: tu la percorri solo, non ci rimani.
Usando l'aria di un pianeta come freno libero, la navicella spaziale si immerge nella sottile parte superiore dell'atmosfera e la resistenza dell'aria la rallenta, risparmiando carburante. Il prezzo è il calore, quindi ha bisogno di uno scudo termico o di molte passate delicate.
Il modo più economico per spostarsi tra due orbite circolari: una spinta per iniziare un percorso ovale che tocca appena la nuova orbita, e una seconda spinta quando ci si arriva.
Altro nel glossario →Tabella dati (testo alternativo)
| Da | Due. | → | ← | Come è stato fatto |
|---|---|---|---|---|
| Superficie della terra | Orbita terrestre bassa (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (Può usare l'aerobraking) | Tipico (non pubblicato): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLancio in orbita: circa 7,8 km/s di velocità orbitale più perdite per gravità e resistenza dell'aria. |
| Orbita terrestre bassa (200 km) | Orbita di trasferimento geostazionaria | 2,45 km/s | 2,45 km/s (Può usare l'aerobraking) | calcolato (ideale): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Orbita di trasferimento geostazionaria | Orbita geostazionaria | 1,48 km/s | 1,48 km/s | calcolato (ideale): Hohmann apogee burn, no plane changeDa un sito di lancio lontano dall'equatore, anche modificando l'inclinazione dell'orbita si aggiungono alcune centinaia di metri al secondo. |
| Orbita terrestre bassa (200 km) | Fuga dalla Terra | 3,22 km/s | 3,22 km/s (Può usare l'aerobraking) | calcolato (ideale): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Orbita terrestre bassa (200 km) | Trasferimento sulla Luna | 3,13 km/s | 3,13 km/s (Può usare l'aerobraking) | calcolato (ideale): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Trasferimento sulla Luna | Orbita lunare bassa (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | calcolato (ideale): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Orbita lunare bassa (100 km) | Superficie della luna | 1,63 km/s | 1,63 km/s | calcolato (ideale): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Orbita terrestre bassa (200 km) | Trasferimento a Marte | 3,61 km/s | 3,61 km/s (Può usare l'aerobraking) | calcolato (ideale): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Trasferimento a Marte | Orbita bassa di Marte (300 km) | 2,09 km/s (Può usare l'aerobraking) | 2,09 km/s | calcolato (ideale): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Orbita bassa di Marte (300 km) | Superficie di Marte | 0 km/s (Può usare l'aerobraking) | 4,1 km/s | Tipico (non pubblicato): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesL'atterraggio utilizza principalmente l'atmosfera (schermo termico e paracadute); la risalita in orbita è il valore tipico pubblicato. |
| Orbita terrestre bassa (200 km) | Asteroide vicino alla Terra (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (Può usare l'aerobraking) | calcolato (ideale): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Orbita terrestre bassa (200 km) | Orbita di Cerere | 9,48 km/s | 9,48 km/s (Può usare l'aerobraking) | calcolato (ideale): 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 |
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