ಈ ಪಾಠವನ್ನು Local Solar System ಫೌಂಡೇಶನ್ ತಂಡದ ಸದಸ್ಯನೊಬ್ಬನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ್ದಾನೆ ಹಾಗು ಅರ್ಹ ಪರಿಶೀಲಕರಿಂದ ಸುಧಾರಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ನೀವು ಈ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಅರ್ಹರಾಗಿದ್ದೀರಾ? ಒಂದು ಸಂಪಾದನೆಯ ಸಲಹೆಯನ್ನು ನೀಡಿ
ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಕೇವಲ 100 ಕಿ.ಮೀ ದೂರದಲ್ಲಿದೆ, ಇದು ಬಹುತೇಕ ಜನರ ಪ್ರಯಾಣಕ್ಕಿಂತಲೂ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ. ಅಲ್ಲಿಗೆ ತಲುಪುವುದು ಸುಲಭ: ಧ್ವನಿ ರವಾನಿಸುವ ರಾಕೆಟ್ಗಳು ಕೆಲವೇ ನಿಮಿಷಗಳ ವಿಮಾನಯಾನದ ನಂತರ ಅದನ್ನು ತಲುಪುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನೇರವಾಗಿ ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಬೀಳುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುವುದು ಕಷ್ಟದ ಭಾಗವಾಗಿದೆ. ನಿಲ್ಲಲು ನಿಮಗೆ 7.8 ಕಿಲೋಮೀಟರ್/ಸೆಕೆಂಡು ವೇಗ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಮೇಲೆಯೇ ರಾಕೆಟ್ ನ ಬಹುತೇಕ ಇಂಧನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹೋಗಲು ನಿಮಿಷಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ವೇಗವಾಗಿ ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ಹೋಗುವುದರಿಂದ ಬಹುತೇಕ ಇಂಧನವನ್ನು ವ್ಯರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
ನೋಡು
ಒಂದು ಉಡಾವಣೆಯಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ಹಂತಗಳಿವೆ:
- ನೇರವಾಗಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಕೆಲವು ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಕಾಲ, ಕೋಟೆಯೊಳಗಿನ ಗಾಳಿಯನ್ನೂ ಶುದ್ಧಗೊಳಿಸಿ.
- ಗುರುತಿಸುವಿಕೆ ತಿರುಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಸಣ್ಣ ತಗ್ಗಿಸುವುದು, ಕೆಲವು ಡಿಗ್ರಿಗಳು ಮತ್ತು ಗುರುತಿಸುವಿಕೆ ಉಳಿದ ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ: ಮಾರ್ಗವು ತನ್ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ತಾನೇ ಬಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನ್ ಅದನ್ನು ಒತ್ತುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ತೀವ್ರವಾದ ತಿರುವು ಇಲ್ಲ, ಅದು ಗಾಳಿಯ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ತೆಳುವಾದ ರಾಕೆಟ್ ಅನ್ನು ಮುರಿದು ಹಾಕುತ್ತದೆ.
- ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಸುಮಾರು ಎರಡು ಮತ್ತು ಅರ್ಧ ನಿಮಿಷಗಳ ನಂತರ ಮೊದಲ ಹಂತವು ಖಾಲಿಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅದು ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ ವೇದಿಕೆ, ಬಹಳ ಸರಳವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
- ಅಪರೂಪವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಹಾರಾಟ, ಇದು ಕಕ್ಷೆಯ ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪುವವರೆಗೂ ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತಿದೆ. ಎಂಜಿನ್ ನಿಲ್ಲಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಈ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯು ಭೂಮಿಯ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿದ್ದು, ಪ್ರತಿ 88 ನಿಮಿಷಕ್ಕೊಮ್ಮೆ ಭೂಮಿಯನ್ನು ಸುತ್ತುತ್ತದೆ.
ಪೂರ್ವಕ್ಕೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲು ಸಹಾಯಕ: ಭೂಮಿಯ ಸ್ವಂತ ಸ್ಪಿನ್ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ 0.465 ಕಿಮೀ/ಸೆಕೆಂಡು ವೇಗವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಕಾರಣಕ್ಕೆ ಬಹುತೇಕ ಉಡಾವಣೆ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಪೂರ್ವ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಸಮುದ್ರವನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ.
ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ
ಮೇಲಿನ ಸಿಮುಲೇಶನ್ ನಲ್ಲಿ, ವಾಹನವು ಸುಮಾರು 9.3 km/s of “delta-v” (ಇದರ ಎಂಜಿನ್ ನೀಡಬಹುದಾದ ವೇಗದ ಒಟ್ಟು ಬದಲಾವಣೆ) ಅನ್ನು 200 km ನಲ್ಲಿ 7.8 km/s ವೇಗವನ್ನು ತಲುಪಲು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ ಗುರುತಕ ನಷ್ಟ: ರಾಕೆಟ್ ಇನ್ನೂ ಭಾಗಶಃ ಮೇಲಕ್ಕೆ ತೋರಿಸುತ್ತಿದ್ದರೂ, ಅದರ ತುದಿಯಲ್ಲಿನ ಒಂದು ಭಾಗವು ಅದನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುವ ಬದಲು ಅದು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಎದುರಿಸಲು ಮಾತ್ರ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.
ನಿಜವಾದ ಕ್ಷಿಪಣಿಗಳು ವಾಯು ದಟ್ಟಣೆಯ ವಿರುದ್ಧ ಹೋರಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕೆ ಕೆಲವು ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಕಡಿಮೆ ಭೂಕಕ್ಷೆಗೆ ನೀಡಲಾಗಿರುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ಬಜೆಟ್ 9.3 ರಿಂದ 10 ಕಿಮೀ/ಸೆ, ಇದು ಸರಿಹೊಂದುತ್ತದೆ.
| ಸಿಮುಲೇಶನ್ ನಲ್ಲಿರುವ ಘಟನೆ | ಸಮಯ | ಎತ್ತರ | ವೇಗ |
|---|---|---|---|
| ಮೊದಲ ಹಂತದ ಎಂಜಿನ್ ಸ್ಥಗಿತಗೊಂಡಿದೆ | ಸುಮಾರು 2 ನಿಮಿಷಗಳು 24 ಸೆಕೆಂಡುಗಳು | ಸುಮಾರು 90 ಕಿ.ಮೀ | ಸುಮಾರು 3.0 ಕಿ.ಮೀ/ಸೆ |
| ಎರಡನೇ ಹಂತದ ಕಡಿತ, ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿದೆ | ಸುಮಾರು7ನಿಮಿಷಗಳು 37 ಸೆಕೆಂಡುಗಳು | ಸುಮಾರು 200 ಕಿ.ಮೀ | 7.8 km/s |
ಮೊದಲ ಹಂತವು3ಕಿ.ಮೀ/ಸೆಕೆಂಡು ವೇಗದಲ್ಲಿ ನಿಲ್ಲುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಕ್ಷೆಗೆ ಹೋಗಲು ಬಹಳ ಮಂದವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಬೀಳುತ್ತದೆ (ಫಾಲ್ಕನ್9ಬೂಸ್ಟರ್ ಗಳು ನಂತರ ಭೂಮಿಗೆ ಮರಳಿ ತಮ್ಮನ್ನು ತಾವು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತವೆ).
ಮುಖ್ಯ
ಈ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಮೇಲಿನ ಹಂತವು ಒಂದು ಸರಳ ಮುಚ್ಚಲಾದ-ಲೂಪ್ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ಕಾನೂನನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಇದು θ ಎಂಬ ಪಿಚ್ ಕೋನವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಲಂಬ ತ್ವರಣವು ಎತ್ತರ ಮತ್ತು ಏರಿಕೆಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ:
a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r
ಮೊದಲ ಎರಡು ಪದಗಳು ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ವೇಗವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ “ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ” ವಿನಾಯಿತಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುವ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ. v_h ವು ವಕ್ರ ವೇಗ √(μ/r) ಗೆ ಸಮೀಪಿಸಿದಾಗ, ಆ ಎರಡು ರದ್ದುಗೊಳಿಸಿ ಮತ್ತು ಹಂತದ ಅಂಶಗಳು ಸಡಿಲವಾಗುತ್ತವೆ. ನಿಜವಾದ ವಾಹನಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿತ ಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಅಪೋಲೋ-ಯುಗದ ಪುನರಾವರ್ತಕ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ಕ್ರಮ, ಅಥವಾ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಮೇಲೆ ಶಕ್ತಿಯುತ ಸ್ಪಷ್ಟ ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ) ಅದು ಪ್ರಚೋದಕವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತತ್ವವು ಒಂದೇ.
ಕಕ್ಷೆಗೆ ಸೇರಿಸುವುದು ಶೂನ್ಯ ಲಂಬ ವೇಗದಲ್ಲಿ ನಿಖರವಾಗಿ ಗುರಿ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತಾಯಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ವೇಗ √ (μ/r) ಗೆ ಸಮನಾಗಿದೆ. ಯಾವುದನ್ನಾದರೂ ತಪ್ಪಿಸಿದಲ್ಲಿ, ಕಕ್ಷೆ ಒಂದು ಅಡ್ಡಕೋನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅದರ ಕನಿಷ್ಠ ಬಿಂದು ಬಹುಶಃ ವಾತಾವರಣದ ಒಳಗೆ ಇರುತ್ತದೆ.
ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿ
3- ಆಯಾಮೀಯ ಪ್ರಕ್ಷೇಪಣೆಯನ್ನು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಸಾಗಿಸಿ ಮತ್ತು ಓದುವಿಕೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ಯಾವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವೇಗವು3ಕಿಮೀ/ಸೆಕೆಂಡುಗಳನ್ನು ದಾಟುತ್ತದೆ, ಹಾಗು ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರಾಕೆಟ್ ಗೆ ಏನು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ? ನಂತರ ವೇಗ ಏರುತ್ತಾ ಹೋಗುವಾಗ ಎತ್ತರ ಏರುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಿರುವ ಸಮಯವನ್ನು ಹುಡುಕಿ.
ಸವಾಲುಗಳು ಕಲಿಯಲು ನೆರವಾಗುತ್ತವೆ.
ಶೀಘ್ರ ಪ್ರಶ್ನೆ
3 ತ್ವರಿತ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು. ನೀನು ಸರಿಯಾದ ಉತ್ತರವನ್ನು ಕೊಟ್ಟಿದ್ದೀಯಾ ಎಂದು ನೋಡಲು ಒಂದು ಉತ್ತರವನ್ನು ಆರಿಸಿ.
-
ಏಕೆ ಕ್ಷಿಪಣಿಗಳು ಉಡಾವಣೆಯಾದ ತಕ್ಷಣವೇ ನೇರವಾಗಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹಾರುವ ಬದಲು ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುತ್ತಿವೆ?
- A ಮೇಘವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು
- B ಏಕೆಂದರೆ ಒಂದು ಕಕ್ಷೆಗೆ ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಪಕ್ಕದ ವೇಗ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ; ಎತ್ತರ ಮಾತ್ರ ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ
- C ಎಂಜಿನ್ಗಳು ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ದುರ್ಬಲವಾಗಿರುವುದರಿಂದ
- D ಮೊದಲ ಹಂತವನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಲು
ಉತ್ತರವನ್ನು ತೋರಿಸು
B. ಏಕೆಂದರೆ ಒಂದು ಕಕ್ಷೆಗೆ ಬಹಳ ದೊಡ್ಡ ಪಕ್ಕದ ವೇಗ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ; ಎತ್ತರ ಮಾತ್ರ ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ
-
ಒಂದು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆ 200 ಕಿಲೋಮೀಟರ್ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಕಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯಲು ಎಷ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಬೇಕು?
- A 1.1 km/s
- B 3 km/s
- C 7.8 km/s
- D 30 ಕಿಮೀ/ ಸೆ
ಉತ್ತರವನ್ನು ತೋರಿಸು
C. 7.8 km/s
-
ರಾಕೆಟ್ಗಳು ಏಕೆ ಹಂತಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ?
- A ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಹಂತದಲ್ಲಿಯೂ ವಿಭಿನ್ನ ವಾಹಕವನ್ನು ಹೊತ್ತೊಯ್ಯಬಹುದು.
- B ಇಂಧನ ಮುಗಿಯುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ಭಾರೀ ತೂಕದ ಖಾಲಿ ಟ್ಯಾಂಕ್ ಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನ್ ಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸುವುದು.
- C ಒಂದು ಯಂತ್ರವನ್ನು ಮರಳಿ ಆರಂಭಿಸಲಾಗದ ಕಾರಣ
- D ರಾಕೆಟ್ ಅನ್ನು ಎತ್ತರಗೊಳಿಸಲು
ಉತ್ತರವನ್ನು ತೋರಿಸು
B. ಇಂಧನ ಮುಗಿಯುತ್ತಿದ್ದಂತೆ ಭಾರೀ ತೂಕದ ಖಾಲಿ ಟ್ಯಾಂಕ್ ಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನ್ ಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುವುದನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸುವುದು. ಒಂದು ಖಾಲಿ ಮೊದಲ ಹಂತದ ತೂಕ ಸುಮಾರು 25 ಟನ್ ಆಗಿದೆ.
ಕೊನೆ ಸಾಲುಗಳು
- ಪಾಠವನ್ನು ಓದಿ
- ಸವಾಲು ಮಾಡಿದ
- ಕ್ವಿಜ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ
ಈ ಸಾಧನದ ನಿಮ್ಮ ಪ್ರಗತಿ ಪಟ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಸಬೇಕಾದರೆ ಪಾಠವನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಂಡಿದೆ ಎಂದು ಗುರುತುಹಾಕಿ.
ಪಾಠ ಮುಗಿದಿದೆ. ಚೆನ್ನಾಗಿಯೇ ಮಾಡಿದೆ!
ಮುಂದಿನದಕ್ಕೆ ರಾಕೆಟ್ ಸಮೀಕರಣ ಮತ್ತು ಡೆಲ್ಟಾ- ವಿಈ ಪಾಠದ ಪದಗಳು
ಮೂಲಗಳು
- SpaceX, Falcon 9 vehicle page (masses, thrust)
- SpaceX, Falcon User's Guide (2021)
- NASA Glenn Research Center, Beginner's Guide to Rockets
- H. D. Curtis, Orbital Mechanics for Engineering Students, 4th ed., ch. 13 (rocket vehicle dynamics)
- Wikipedia, Delta-v budget (typical losses to low Earth orbit)
ಈ ಪಾಠವು CC BY-SA 4.0 ಪರವಾನಗಿ ಪಡೆದಿದೆ.