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デルタ-v写像
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デルタ-v写像

地球、軌道、月、火星、小惑星の間を移動するために必要な速度の変化は？

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

デルタ-v写像

これは何だ？ 宇宙旅行の地図です。各線は、その旅行の一段階であり、数字は、その段階を飛ぶためにどれだけ速度を変えなければならないかを示しています。段階を加えると、その旅行の燃料予算が得られます。

使い方: 地図上の二つの点をタップして出発点と目的地を選択し、From メニューと To メニューを使い、あるいはトリップボタンの一つを押します。経路が明るくなり、燃料予算バーが各段階の総合値を表示します。

クイックトリップ

この旅行の燃料予算

デルタ-v合計

    地図の読み方 地面 安定軌道 移動：通り抜ける道 点線: 損失を含む典型的な実際の値 Two numbers, like 9.4 / 0: the cost going one way and the cost coming back.空気ブレーキの方が安くなる。

    地球、軌道、月、火星、小惑星の間を移動するために必要な速度の変化は？ 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 地表 低地球軌道（200km） 静止移行軌道 静止軌道 地球脱出 月への移動 低月軌道（100km） 月面 火星への移動 低火星軌道（300km） 火星の地表 ベンヌ ケレスの軌道

    横にスワイプすると地図全体が見える。

    値は一方通行で、典型的なマークがない限り理想的な衝動的な操作です。実際のミッションでは損失と飛行機の変更を加えます。

    これを試してみて
    1. 地球表面から低軌道に移動するには、「軌道に乗る」を押してください。注意: That first step costs 9.4 km/s.Going on from orbit all the way to the Moon's surface costs only about 5.6 km/s more.
    2. 月に行くと火星に行く それを比較して注意: They are almost the same: about 15.0 and 15.1 km/s, even though Mars is always more than a hundred times farther away than the Moon.火星には着陸時にブレーキをかける空気がある月には無い だから減速するたびに燃料を消費する
    3. 火星表面から地球表面への旅行を計画する。注意: 地球表面に降りる最後の段階は0km/sである。地球の空気とヒートシールドがブレーキをかけている。アポロの乗組員もそうだった。火星から上昇するにはまだ4.1km/sかかる。
    4. 静止軌道に移動すると，地球の低軌道から月の低軌道へ移動すると同じである。注意: Reaching the high orbit where TV and weather satellites sit costs about the same as reaching orbit around the Moon: about 3.9 km/s from low Earth orbit in both cases.
    知っておきたい言葉
    背後にある考え方は

    デルタＶとは？

    道路を走る時のことを考えてみてください。加速する度とブレーキをかける度を合わせると、デルタ-vが得られます。宇宙には衝突する道路もブレーキもありません。だから、上下の速度変化は全てロケットエンジンによって生じます。そしてそれぞれに燃料が必要です。

    なぜ軌道に到達することが最も難しいステップなのか？

    軌道上にあるというのは高く飛ぶことではなく、地球の周りを回って落ち続けるような速さで横方向に移動することです。空気のすぐ上で約7.8km/s (時速28,000km) で、地球を一周するのに90分ほどかかります。上昇中にロケットは重力と空気抵抗に対して1.5から2km/sの速度を失います（地球の自転が少し後ろに働きます）、つまりこの一歩は約9.4km/sです。

    なぜ火星に着陸するのは月に着陸するよりも安いのか。

    火星は薄い大気を持っています。着陸機が高速で空気にぶつかると、ヒートシールドがその速度を熱に変え、パラシュートと最後の短いロケット燃焼が残りの部分を行います。だから、地図では火星への着陸には0km/sのロケット燃料が必要ですが、月に着陸すると1.63km/sです。そこではエンジンが全てのブレーキを行う必要があります。火星を離れると別の話です:軌道に戻るには約4.1km/sかかります。

    エアロブレーキとは？

    惑星の空気を自由ブレーキとして使う。宇宙船は薄い大気の上部に潜り込み、抵抗が速度を落とし、燃料を節約する。2006年 NASA火星偵察軌道器はこのようにして軌道を縮小した。

    Why does each km/s matter so much?

    ロケットは自分の燃料を運ぶ必要があり、その燃料も推進される必要がある。So each extra km/s needs more fuel than the one before.That is why the Saturn V that sent astronauts to the Moon weighed nearly 3,000 tonnes at launch, most of it propellant.

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    エアロブレーキング：宇宙船は各パスで空気の上部に沈み，軌道が縮小する。

    出典: 計算された脚は、NASA/JPLの惑星データを含む標準的な二体軌道式を使用しています。(scripts/build-deltav.mjs)、典型的な脚はウィキペディアのデルタV予算記事とその引用参照からです。サターンV発射質量: NASA。マーズ・レコーディング・オービターの空力ブレーキ: NASA/JPL。

    データテーブル (テキスト代替)
    地図上のすべてのリンク
    送信者トゥー→←どうやって決めたんだ
    地表低地球軌道（200km） 9.4 km/秒 0 km/秒 (エアロブレーキを使って) 典型的な (出版): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLaunch to orbit: about 7.8 km/s of orbital speed plus losses to gravity and air drag.
    低地球軌道（200km）静止移行軌道 2.45 km/秒 2.45 km/秒 (エアロブレーキを使って) 計算された (理想): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial
    静止移行軌道静止軌道 1.48 km/秒 1.48 km/秒 計算された (理想): Hohmann apogee burn, no plane change赤道から離れた発射地点では，軌道傾斜角を変えることも毎秒数百ｍ増加する。
    低地球軌道（200km）地球脱出 3.22 km/秒 3.22 km/秒 (エアロブレーキを使って) 計算された (理想): Escape speed minus circular speed at 200 km
    低地球軌道（200km）月への移動 3.13 km/秒 3.13 km/秒 (エアロブレーキを使って) 計算された (理想): Raise apogee to the Moon's mean distance
    月への移動低月軌道（100km） 0.82 km/秒 0.82 km/秒 計算された (理想): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit
    低月軌道（100km）月面 1.63 km/秒 1.63 km/秒 計算された (理想): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more)
    低地球軌道（200km）火星への移動 3.61 km/秒 3.61 km/秒 (エアロブレーキを使って) 計算された (理想): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included
    火星への移動低火星軌道（300km） 2.09 km/秒 (エアロブレーキを使って) 2.09 km/秒 計算された (理想): Capture into a 300 km circular Mars orbit
    低火星軌道（300km）火星の地表 0 km/秒 (エアロブレーキを使って) 4.1 km/秒 典型的な (出版): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including losses着陸は主に大気を利用する（ヒートシールドとパラシュート），軌道への上昇が公表された典型的な値である。
    低地球軌道（200km）ベンヌ 4.11 km/秒 4.11 km/秒 (エアロブレーキを使って) 計算された (理想): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO
    低地球軌道（200km）ケレスの軌道 9.48 km/秒 9.48 km/秒 (エアロブレーキを使って) 計算された (理想): 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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