ບົດຮຽນນີ້ໄດ້ຂຽນໂດຍສະມາຊິກຂອງກຸ່ມ Local Solar System Foundation ແລະສາມາດປັບປຸງໄດ້ໂດຍຜູ້ກວດສອບທີ່ມີຄຸນສົມບັດ. ທ່ານມີຄວາມຮູ້ໃນຫົວຂໍ້ນີ້ບໍ? ແນະນຳການແກ້ໄຂ
ອະວະກາດຢູ່ຫ່າງຈາກເຮົາໄປພຽງ 100 ກິໂລແມັດເທົ່ານັ້ນ, ໃກ້ກວ່າທີ່ຄົນສ່ວນໃຫຍ່ຈະເດີນທາງໄປມາ. ໄປ ຂຶ້ນໄປທີ່ນັ້ນ ແມ່ນງ່າຍ: ລູກສອນໄຟສຽງເຮັດມັນດ້ວຍການບິນບໍ່ເທົ່າໃດນາທີແລະຕົກລົງກົງກັບຄືນ. ການຢູ່ ຢູ່ເທິງນັ້ນແມ່ນສ່ວນທີ່ຫຍຸ້ງຍາກ. ເພື່ອຈະຢູ່ໄດ້ ທ່ານຕ້ອງໃຊ້ຄວາມໄວ 7.8 ກິໂລແມັດຕໍ່ວິນາທີ ແລະ ປະມານວ່າ ທຸກໆນໍ້າມັນຂອງລູກສອນໄຟແມ່ນໃຊ້ໃນນັ້ນ
ຂຶ້ນໄປໃຊ້ເວລາບໍ່ເທົ່າໃດນາທີ. ໄປທາງຂ້າງໄວພໍທີ່ຈະໃຊ້ເກືອບທຸກໆເຊື້ອໄຟ.
ເບິ່ງ
A launch has four acts:
- ກົງຂຶ້ນ ເປັນເວລາບໍ່ເທົ່າໃດວິນາທີ, ເພື່ອລົບຮອຍຫໍຄອຍ ແລະອາກາດທີ່ໜາທີ່ສຸດ.
- ການປ່ຽນຄວາມດຶງດູດ. ການອ່ອນລົງເລັກນ້ອຍ, ສອງສາມອົງສາ ແລະ ຄວາມດຶງດູດຈະເຮັດວຽກທີ່ເຫຼືອ: ເສັ້ນທາງຈະບີບຕົວເອງຢູ່ໃນຂະນະທີ່ເຄື່ອງຈັກກົດມັນໄປຕາມທາງ. ບໍ່ມີການຫັນປ່ຽນທີ່ຮຸນແຮງ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ລູກສອນໄຟບາງໆແຕກໃນລົມອາກາດ.
- ຈັດວາງ ຫຼັງຈາກປະມານສອງນາທີເຄິ່ງ ຂັ້ນທໍາອິດແມ່ນວ່າງແລະຕົກໄປ. ຂັ້ນເທິງ, ເບົາກວ່າຫຼາຍ, ສືບຕໍ່ດຶງ.
- ບິນເກືອບຈະສະອາດ, ສ້າງຄວາມໄວໄປຂ້າງໆຈົນກວ່າຈະຮອດຄວາມໄວໃນວົງໂຄຈອນ. ເຄື່ອງຈັກຈະຢຸດ ຍານອະວະກາດນີ້ຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນ, ໂຄຈອນໂລກທຸກໆ 88 ນາທີ ຫຼືດັ່ງນັ້ນ.
ການເປີດທາງທິດຕາເວັນອອກຊ່ວຍ: ໂລກມີຄວາມໄວສະໝ່ຳສະເໝີ 0.465 km/ s ທີ່ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງໂລກ ນັ້ນເປັນເຫດຜົນທີ່ວ່າ ເປັນຫຍັງສະຖານທີ່ຍິງລູກສອນໄຟສ່ວນຫຼາຍຈຶ່ງຢູ່ໃກ້ກັບທະເລທາງທິດຕາເວັນອອກ
ເຂົ້າໃຈ
ໃນການທົດລອງຂ້າງເທິງ, ລົດໃຊ້ເວລາປະມານ 9.3 km/s ຂອງ “delta-v” (ຄວາມປ່ຽນແປງຂອງຄວາມໄວທີ່ເຄື່ອງຈັກສາມາດສະໜອງໄດ້) ເພື່ອໄປເຖິງຄວາມໄວ 7.8 km/s ທີ່ 200 km. ຄວາມແຕກຕ່າງແມ່ນ ການສູນເສຍແຮງດຶງດູດ: ໃນຂະນະທີ່ລູກສອນໄຟຍັງຊີ້ໄປທາງເທິງ, ບາງສ່ວນຂອງແຮງດຶງຂອງມັນພຽງແຕ່ຖືມັນຂຶ້ນເພື່ອຕ້ານກັບແຮງດຶງດູດແທນທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ມັນໄວຂື້ນ.
ລູກສອນໄຟທີ່ແທ້ຈິງຍັງຕໍ່ສູ້ກັບຄວາມກົດດັນຂອງອາກາດ ແລະ ສູນເສຍປະສິດທິພາບບາງຢ່າງໃນການບິນ. ງົບປະມານປົກກະຕິທີ່ກ່າວເຖິງສໍາລັບວົງໂຄຈອນໂລກຕ່ໍາແມ່ນ 9.3 to 10 km/s, ເຊິ່ງກົງກັນຂ້າມ.
| ເວລາໃນການກະທຳແບບຟອມ | ເວລາ | ລະດັບຄວາມສູງ | ໄວ |
|---|---|---|---|
| ເຄື່ອງຈັກຂັ້ນຕົ້ນຕັດ | ປະມານ2ນາທີ 24 ວິນາທີ | ປະມານ 90 ກິໂລແມັດ | ປະມານ 3.0ກິໂລແມັດ/ ວິນາທີ |
| ຂັ້ນສອງຕັດອອກ, ໃນວົງໂຄຈອນ | ປະມານ7ນາທີ 37 ວິນາທີ | ປະມານ 200 ກິໂລແມັດ | 7.8 ກິໂລແມັດ/ ວິນາທີ |
ຂັ້ນຕອນທໍາອິດ, ຕັດອອກທີ່3ກິໂລແມັດ / s, ແມ່ນຊ້າເກີນໄປສໍາລັບວົງໂຄຈອນແລະຕົກກັບຄືນ (Falcon9boosters ຫຼັງຈາກນັ້ນນໍາຕົນເອງກັບຄືນໄປຍັງດິນ).
ແມ່
ຂັ້ນເທິງໃນແບບຢ່າງນີ້ໃຊ້ກົດລະບຽບການແນະນໍາ closed-loop ທີ່ງ່າຍດາຍ. ໃນແຕ່ລະເວລາມັນເລືອກມຸມ θ ເພື່ອວ່າຄວາມໄວທາງແນວຕັ້ງຈະແກ້ໄຂລະດັບສູງ ແລະ ອັດຕາການຂຶ້ນພູ:
a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r
ສອງຄໍາສັບຕົ້ນຕໍແມ່ນ ຄວາມດຶງດູດຫນ້ອຍ “ການເຄື່ອນຍ້າຍ” ຂອງຄວາມໄວທາງທ້ອງຟ້າ. ເນື່ອງຈາກ v_h ໃກ້ຈະຮອດຄວາມໄວວົງມົນ √(μ/r), ສອງອັນນັ້ນໄດ້ຍົກເລີກ ແລະຈຸດຂັ້ນໄດແມ່ນແຄບ. ຍານພາຫະນະທີ່ແທ້ຈິງໃຊ້ແຜນງານທີ່ຊັດເຈນກວ່າ (ຕົວຢ່າງຄື ໂໝດການແນະນຳແບບຖອຍຫຼັງໃນສະໄໝ Apollo, ຫຼື ການແນະນໍາຢ່າງຈະແຈ້ງກ່ຽວກັບ Space Shuttle) ເຊິ່ງຫຼຸດຜ່ອນການໃຊ້ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟລົງ ແຕ່ຫຼັກການແມ່ນຄືກັນ.
ການເຂົ້າສູ່ວົງໂຄຈອນແມ່ນສິ້ນສຸດລົງດ້ວຍຄວາມໄວແນວນອນສະເລ່ຍທີ່ສູງສຸດຂອງເປົ້າໝາຍ ແລະ ຄວາມໄວແນວນອນເທົ່າກັບ √( μ/ r). ລະບຸຈຸດຕ່ຳສຸດ
ທົດລອງໃຊ້
ກົດປຸ່ມເປີດການຍິງລູກສອນໄຟ3ມິຕິຊ້າໆ ແລະ ເບິ່ງຜົນທີ່ໄດ້ອ່ານ. ເມື່ອໃດຄວາມໄວຈະຜ່ານໄປ3ກິໂລແມັດ/ ວິນາທີ, ແລະ ຈະເກີດຫຍັງຂຶ້ນກັບລູກສອນໄຟໃນເວລານັ້ນ? ຈາກນັ້ນຫາເວລາທີ່ຄວາມສູງຢຸດເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອຄວາມໄວຍັງສືບຕໍ່ເພີ້ມຂຶ້ນຢູ່.
ດີ. ຄວາມທ້າທາຍແມ່ນບ່ອນທີ່ການຮຽນຮູ້ຕິດ.
ສອບຖາມໄວ
3 ຄໍາຖາມໄວໆ. ເລືອກຄໍາຕອບເພື່ອເບິ່ງວ່າເຈົ້າເວົ້າຖືກຫຼືບໍ່.
-
ເຮັດຫຍັງຈິ່ງມີລູກສອນໄຟທີ່ອ່ອນລົງຫຼັງຈາກໄດ້ບິນຂຶ້ນມາບໍ່ດົນເທົ່ານັ້ນ ແທນທີ່ຈະບິນຂຶ້ນໄປຢ່າງກົງກັນຂ້າມ?
- A ຫຼີກເວັ້ນເມກ
- B ຍ້ອນວ່າວົງໂຄຈອນຕ້ອງການຄວາມໄວດ້ານນອກທີ່ໃຫຍ່; ສູງພຽງພໍບໍ່ໄດ້
- C ເພາະວ່າເຄື່ອງຈັກຈະອ່ອນແອລົງເມື່ອຢູ່ສູງ
- D ເພື່ອລົງຈອດໃນຂັ້ນຕອນທຳອິດ
ສະແດງຄຳຕອບ
B. ຍ້ອນວ່າວົງໂຄຈອນຕ້ອງການຄວາມໄວດ້ານນອກທີ່ໃຫຍ່; ສູງພຽງພໍບໍ່ໄດ້
-
ຍານອະວະກາດຕ້ອງເຄື່ອນທີ່ໄປຂ້າງໆໄດ້ໄວປານໃດ ເພື່ອຈະຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນ 200 ກິໂລແມັດ?
- A 1.1 ກິໂລແມັດ/ ວິນາທີ
- B 3 ກິໂລແມັດ/ ນາທີ
- C 7.8 ກິໂລແມັດ/ ວິນາທີ
- D 30 ກິໂລແມັດ/ ນາທີ
ສະແດງຄຳຕອບ
C. 7.8 ກິໂລແມັດ/ ວິນາທີ
-
ເຮັດຫຍັງຈິ່ງໃຊ້ຂັ້ນຕອນ?
- A ທຸກໆຂັ້ນສາມາດບັນຈຸຄົນງານໄດ້ຫຼາຍຄົນ
- B ເພື່ອຢຸດການນຳເອົາທໍ່ນໍ້າມັນທີ່ຫນັກ ແລະ ເຄື່ອງຈັກເມື່ອມັນໝົດ
- C ຍ້ອນວ່າບໍ່ສາມາດເປີດເຄື່ອງຈັກໄດ້
- D ເພື່ອເຮັດໃຫ້ລູກສອນໄຟສູງຂຶ້ນ
ສະແດງຄຳຕອບ
B. ເພື່ອຢຸດການນຳເອົາທໍ່ນໍ້າມັນທີ່ຫນັກ ແລະ ເຄື່ອງຈັກເມື່ອມັນໝົດ ຂັ້ນຕົ້ນທີ່ວ່າງມີນໍ້າໜັກປະມານ 25 ໂຕນ. ການຖິ້ມມັນ ໝາຍຄວາມວ່າທຸກກິໂລຂອງເຊື້ອໄຟທີ່ເຫຼືອຈະເພີ່ມຄວາມໄວຂອງຍານພາຫະນະທີ່ເບົາກວ່າຫຼາຍ.
បន្ទាត់បញ្ចប់
- ອ່ານບົດຮຽນ
- ເຮັດການທ້າທາຍ
- ເຮັດການສອບຖາມ
ແທກບົດຮຽນທີ່ສຳເລັດ ເພື່ອບັນທຶກມັນໄວ້ໃນຄວາມຄືບໜ້າຂອງທ່ານໃນອຸປະກອນນີ້.
Lesson complete. Well done!
ຕໍ່ໄປ ຂໍ້ສົມມຸດຕິຖານຂອງລູກສອນໄຟ ແລະ delta-vຄໍາໃນບົດຮຽນນີ້
ແຫຼ່ງ
- 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)
ບົດຮຽນນີ້ມີໃບອະນຸຍາດ CC BY-SA 4.0.