Delta-v картасы
Жер, орбита, Ай, Марс жана астероиддердин ортосундагы ылдамдыктын өзгөрүшү канчалык көп болушу керек.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v картасы
Бул эмне? Космостук саякаттардын картасы. Ар бир сызык саякатын бир бөлүгү, анын саны болсо космостук аппараттын ылдамдыгын ошол бөлүктөгү учуу үчүн канчалык өзгөртүшү керектигин билдирет. Бул бөлүктөрдү кошуп, сиз саякаттын отун бюджетин табасыз.
Аны кантип колдонуу керек: Баштапкы жана аяктаган жерди тандаңыз: картада эки тактага чыкылдатыңыз, Менюдан жана Кайсы жерге же бир жолу баскычтардын бирине басыңыз. Маршрут жарыктанып, майдын бюджети ар бир этапка кошулат.
Бул саякатка керектүү отун
Жалпы дельта-v
Картаны толугу менен көрүү үчүн солго жылдырыңыз.
Баа бир багыттуу, идеалдуу импульстик маневрлер, эгерде алар типтүү деп белгиленбесе. Реалдуу тапшырмалар жоготууларды жана пландын өзгөрүүлөрүн кошот.
Бул менен аракет кылыңыз
- "Orbital" баскычын басып, Жердин бетинен төмөнкү Жер орбитасына өтүү.Эскертүү: Бул биринчи кадам 9,4 км/с. Орбитадан Айдын бетине чейинки жолдун чыгымы дагы 5,6 км/с. көбүрөөк болот.
- "Айга", андан кийин "Марска" басыңыз, жана жалпы сандарды салыштырыңыз.Эскертүү: Алар дээрлик бирдей: болжол менен 15.0 жана 15.1 км/с, бирок Марс дайыма Айдан жүз эсе алысыраак жайгашкан. Марста сиз конгондо аба менен тормоздоого болот; Айда жок, ошондуктан ар бир аз ылдамдаткычка күйүүчү май керектелет.
- Марстын бетинен Жердин бетине кайтып келүү үчүн саякат пландаштыруу.Эскертүү: Акыркы кадам, Жердин бетине түшүп баруу, 0 км/с ылдамдыкта болот: Жердин абасы жана жылуулук коргогучу тормозду аткарат, бул бардык Аполлон экипаждары үчүн жасалган. Марстан чыгуу дагы эле болжол менен 4.1 км/с ылдамдыкта болот.
- "Геостационардык орбитага" басыңыз жана аны төмөнкү Жер орбитасына же төмөнкү Ай орбитасына өтүү менен салыштырыңыз.Эскертүү: Жогоруда айтылгандай, телекөрсөтүү жана аба ырайын болжолдоо спутниктери жайгашкан жогорку орбитага жетүү үчүн Айдын айланасында орбитага жетүү менен бирдей чыгымдар керек: эки учурда да төмөнкү Жердин орбитасына жетүүдө 3.9 км/с.
Анын артында турган идеялар
Delta-v деген эмне?
Жол жүрүү жөнүндө ойлонуп көрүңүз. Ар бир ылдамдап баратканда жана ар бир токтогондо кошуңуз: бул жалпы сумма сиздин дельта-v. Космосто эч кандай жол жок, андай болсо, ылдамдыктын ар бир өзгөрүшү, жогору же төмөн, ракеталык мотордон келип чыгышы керек, жана анын ар бир бөлүгү күйүүчү майга кетет.
Эмне үчүн орбитага чыгуу эң кыйын кадам?
Орбитада болуу - бул бийиктикте болуу эмес. Бул - бул тегерекке тездик менен учуп, Жердин айланасында түшүп калуу эмес. Абанын үстүндө, бул болжол менен 7.8 км/с (28000 км/саат) ылдамдыкта, планетаны бир жолу 90 мүнөт ичинде айлануу дегенди билдирет. Жогоруда ракета дагы гравитация жана абанын каршылыгы менен күрөшүп, болжол менен 1.5-2 км/с жоготот (Жердин айлануусу бир аз артка кетет), ошондуктан бул бир кадамдын баасы болжол менен 9.4 км/с.
Эмне үчүн Марска конуу Айга конуудан арзан?
Марстын тунук атмосферасы бар. Жер бетине конуучу аппарат абага жогорку ылдамдыкта тийип, анын жылуулук коргоочу экраны тездикти ысыкка айландырат; калганын парашюттар жана кыска ракета күйгүзүүсү аткарат. Демек, картада Марска конуу үчүн 0 км/с ракеталык отун эсептелет, бирок Айга конуу үчүн 1.63 км/с, анда бардык тормоздоону двигатель жасашы керек. Марсты таштап кетүү башка окуя: орбитага кайра көтөрүлүүгө болжол менен 4.1 км/с кетет.
Аэротормоз деген эмне?
Планетанын абасын эркин тормоз катары колдонуу. Космикалык аппараттын атмосферанын ылдыйкы катмарына түшүүсү, анын кыймылынын ылдамдыгын төмөндөтүп, башкача күйүп кетиши мүмкүн болгон отунду үнөмдөйт. 2006-жылы NASA Mars Reconnaissance Orbiter орбитасын ушул жол менен кыскартты, ал беш ай ичинде Марстын жогорку катмарындагы абаны жүздөгөн жолу сүзүп өттү.
Эмне үчүн ар бир км/с мынчалык маанилүү?
Ракета өзүнө керектүү күйүүчү майды алып жүрүшү керек, жана ал күйүүчү май да ыргытылат. Демек, ар бир кошумча км/с үчүн мурдакыдан көбүрөөк күйүүчү май керек. Ошондуктан Айга космонавттарды жиберген Сатурн V ракетасы учуп чыкканда салмагы 3000 тоннага жакын болгон, анын көпчүлүгү кыймылдаткыч заттар.
Источники: вычисленные ноги используют стандартные формулы орбит двух тел с NASA/JPL планетарными данными (scripts/build-deltav.mjs); типичные ноги из статьи о бюджете Delta-v на Википедии и ее цитируемых ссылках. Масса старта Saturn V: NASA. Аэротормозка Mars Reconnaissance Orbiter: NASA/JPL.
"delta vee" деп айтыңыз. Бул "тездиктин өзгөрүшү" дегенди билдирет: космостук аппарат канчалык ылдамдыкта, тездетүү же багытты өзгөртүү керек. Бул бир саякат үчүн күйүүчү майдын бюджетине окшош, секундасына километрлерде өлчөнөт (км/с).
Глоссарийде көбүрөөк →Планета же жылдыздын айланасына түшүп, ага тийбей турган нерсенин жолу, анткени ал туурасынан тез кыймылдайт.
Глоссарийде көбүрөөк →Орбита абадан бир нече жүз километр бийиктикте жайгашкан. Бул жерде Эл аралык космостук станция учат, ал Жерди 90 мүнөттүн ичинде бир ирет айланат.
Экватордон 35,786 км бийиктиктеги жогорку орбита. Бул жерде Жердин айлануусуна бир күн керек (24 сааттан аз). Бул жердеги спутник асманда кыймылдабай турат, ошондуктан аны телекөрсөтүү жана аба-ырайын болжолдоо үчүн колдонушат.
Бул бир жерден экинчи жерге өтүп, чоң жолдун ылдый жагындай болгон узун орбита, сиз аны басып гана өтөсүз, анда токтобойсуз.
Планетанын абасын бош тормоз катары колдонуу. Космостук аппараттын атмосферанын ылдыйкы катмарына түшүүсү жана абанын каршылыгы аны жайлатат, күйүүчү майды үнөмдөп. Бирок бул үчүн жылуулук керек, ошондуктан жылуулук коргогуч же бир нече жеңил өтүүлөр зарыл.
Эки айланма орбита ортосунда кыймылдоонун эң үнөмдүү жолу: бир басуу менен жаңы орбитага жакындаган овал жолду баштап, экинчи басуу менен ошол жерге жетсеңиз болот.
Глоссарийде көбүрөөк →Маалымат таблицасы (текст альтернативасы)
| _Жогору | Эки | → | ← | Бул кандайча иштелип чыккан |
|---|---|---|---|---|
| Жер бети | Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | 9,4 км/сек | 0 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | типтүү (жазылган): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesОрбитага чыгаруу: болжол менен 7.8 км/с орбиталдык ылдамдыгы, ошондой эле гравитациялык жана аба каршылыгы. |
| Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | Геостационардык трансфердик орбита | 2,45 км/сек | 2,45 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | эсептелген (идеалдуу): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Геостационардык трансфердик орбита | Геостационардык орбита | 1,48 км/сек | 1,48 км/сек | эсептелген (идеалдуу): Hohmann apogee burn, no plane changeЭкватордон алыс жайгашкан орбитадан орбитанын наклонун өзгөртүү секундасына бир нече жүз метрге чейин көбөйтөт. |
| Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | Жердин куткаруусу | 3,22 км/сек | 3,22 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | эсептелген (идеалдуу): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | Айга көчүрүү | 3,13 км/сек | 3,13 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | эсептелген (идеалдуу): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Айга көчүрүү | Low lunar orbit (100 km) | 0,82 км/сек | 0,82 км/сек | эсептелген (идеалдуу): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Low lunar orbit (100 km) | Айдын бети | 1,63 км/сек | 1,63 км/сек | эсептелген (идеалдуу): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | Марска көчүрүү | 3,61 км/сек | 3,61 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | эсептелген (идеалдуу): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Марска көчүрүү | Low Mars orbit (300 km) | 2,09 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | 2,09 км/сек | эсептелген (идеалдуу): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Low Mars orbit (300 km) | Марстын бети | 0 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | 4,1 км/сек | типтүү (жазылган): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesЖүктөө көбүнчө атмосфераны колдонот (жарык коргогуч жана парашют); орбитага кайра көтөрүлүшү - бул жарыяланган типтүү маани. |
| Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | Жерден алыс астероид (Бенну) | 4,11 км/сек | 4,11 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | эсептелген (идеалдуу): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Жердин төмөнкү орбитасы (200 км) | Орбита | 9,48 км/сек | 9,48 км/сек (аэротормоздоону колдоно алат) | эсептелген (идеалдуу): 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 |
Аспаптар жана сабактар жөнөкөйлөтүлгөн моделдерди гана үйрөнүү үчүн колдонушат. Алар навигация, миссияны пландоо же башка операциялык чечимдер үчүн колдонулбашы керек. Сертификаттар акысыз жана аккредиттелген эмес. Билим берүү мазмунунан баш тартуу жөнүндөгү билдирүүнү окуу