Дельта- v зураг
Дэлхий, орбит, Сар, Ангараг болон астероидуудын хооронд шилжихэд хурдны өөрчлөлт хэр их шаардлагатайг харуулна.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Дельта- v зураг
Энэ юу вэ? Космик аяллын газрын зураг. Бүх шугам нь аяллын нэг хэсэг бөгөөд эдгээрийн тоо нь тухайн хэсгийг нисэхийн тулд сансрын хөлөг хурдаа хэдий хэмжээгээр өөрчлөх шаардлагатайг харуулдаг. Энэ хэсгүүдийг нэмж, аяллын түлшний зардлыг тооцоолно.
Хэрхэн ашиглах вэ: Эхлэх болон хүрэх газраа сонгоно уу: газрын зураг дээрх хоёр цэг дээр дарна уу, Гэрлүү, Хаана руу гэсэн цэсийг ашиглана уу эсвэл аяллын товчлуурыг дарж болно. Зам гэрэлтэж, түлшний хэмнэлт нь замын хэсгүүдийг нэмнэ.
Энэ аяллын түлшний төсөв
Дельта- v нийт
Бүх газрын зургийг харахын тулд хажуу тийш нь зөө.
Үнэ цэн нь нэг чиглэлтэй, хамгийн тохиромжтой импулсив маневрууд юм. Хэрэв стандарт гэж тэмдэглэсэн бол өөр. Үнэн хэрэгтээ нислэгийн алдагдал болон онгоцны хувирал нэмэгдэнэ.
Энэ аргыг турш
- "Орбит руу" товчийг дарж газрын гадаргуугаас бага дэлхийн орбит руу явна.Сэтгэгдэл: Энэ анхны алхам нь 9.4 км/с-ийн өртөгтэй байдаг бол орбитоос сарны гадаргуу хүртэлх замд 5.6 км/с илүү зардал гардаг байна.
- "Сар руу", дараа нь "Марс руу" дарж, дүнг харьцуулна уу.Сэтгэгдэл: 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. Mars has air to brake with when you land; the Moon has none, so every bit of slowing down costs fuel.
- Сарны гадаргуугаас Дэлхийн гадаргуу руу аялах төлөвлөгөө.Сэтгэгдэл: The last leg, down to Earth's surface, costs 0 km/s: Earth's air and a heat shield do the braking, as they did for every Apollo crew. Climbing off Mars still costs about 4.1 km/s.
- "Зүүн гар тийш" товчийг дарж, бага газрын орбитоос бага сарны орбит руу шилжихтэй харьцуулна уу.Сэтгэгдэл: Телевизийн болон цаг агаарын хиймэл дагуулууд байрладаг өндөр орбитод хүрэх нь сарны тойргийн орбитт хүрэхтэй адилхан зардал шаардана: хоёр тохиолдолд ч бага дэлхийн орбитоос 3.9 км/с хүрнэ.
Энэ санааны цаана
Делта-v гэж юу вэ?
Замын аялал гэж төсөөл. Хурд нэмж, зогсоосон бүртээ нэмээд үз: энэ нь таны дельта- v байна. Сансрын нислэгт зам ч байхгүй, зогсоол ч байхгүй, хурдны өөрчлөлт, дээшээ эсвэл доош нь пуужингийн хөдөлгүүрээс хамаардаг бөгөөд энэ нь түлш зарцуулдаг.
Яагаад хамгийн хэцүү нь тойрог замд гарах вэ?
Being in orbit is not about being high up. It is about going sideways so fast that you keep falling around Earth instead of into it. Just above the air that means about 7.8 km/s (about 28,000 km/h), once round the planet in about 90 minutes. On the way up a rocket also loses roughly 1.5 to 2 km/s fighting gravity and air drag (Earth's spin gives a little back), so this one step costs about 9.4 km/s.
Яагаад саран дээр газардах нь саранд газардахаас хямд байдаг юм бэ?
Mars has a thin atmosphere. A lander hits that air at high speed and its heat shield turns the speed into heat; parachutes and a short rocket burn at the end do the rest. So the map counts 0 km/s of rocket fuel for landing on Mars, but 1.63 km/s for the airless Moon, where engines must do all the braking. Leaving Mars is another story: climbing back up to orbit costs about 4.1 km/s.
Аэро-хөдөлгөөний хязгаарлалт гэж юу вэ?
Using a planet's air as a free brake. A spacecraft dips into the thin top of the atmosphere, drag slows it, and it saves fuel it would otherwise burn. In 2006 NASA's Mars Reconnaissance Orbiter shrank its orbit this way, with hundreds of dips through Mars's upper air over about five months.
Яагаад секундэд нэг км-ийн хурд ийм чухал вэ?
A rocket has to carry its own fuel, and that fuel has to be pushed along too. 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.
Эх сурвалж: тооцоолсон хөлүүд нь стандарт хоёр биетийн орбитын формулуудыг ашиглаж байна NASA/JPL гаригийн мэдээ (scripts/build-deltav.mjs); Wikipedia дээрх Делта-v төсөв ба түүний дурдсан эх сурвалжийн жишээнүүдээс гаралтай хэвийн хөлүүд. Сатурн V пуужингийн масс: NASA. Марсын хайгуулын орбитын агаарын хязгаарлалт: NASA/JPL.
"Дельта в" гэж хэл. Энэ нь "хүчний өөрчлөлт" гэсэн утгатай: сансрын хөлөг хэдий хэмжээний хурдлах, удаашрах эсвэл чиглэлээ өөрчлөх ёстойг харуулна. Энэ нь секундэд хэдэн километр зарцуулахаас хамаардаг.
Сүүлчийн үгийн сан →Дэлхий эсвэл одны тойрон эргэлдэж байгаа зүйлийн зам нь тэр рүү унахгүй, учир нь тэр нь хажуу тийш маш хурдан хөдөлж байна.
Сүүлчийн үгийн сан →Дэлхийн тойрог зам нь агаараас хэдхэн зуун километрийн өндөрт байдаг. Олон улсын сансрын станц тэнд нисдэг бөгөөд дэлхийг нэг тойрон эргэхэд 90 минут зарцуулдаг.
A high orbit, 35,786 km above the equator, where one trip round Earth takes as long as one turn of Earth (just under 24 hours). A satellite there seems to hang still in the sky, which is why TV and weather satellites use it.
Нэг газраас нөгөөд явахдаа ашигладаг, авто замын дугуй зам шиг нарийхан орбит. Та зөвхөн өнгөрөхөд л ашиглана, тэндээ зогсохгүй.
Дэлхийн агаарыг чөлөөт зогсолт болгон ашиглана. Космик хөлөг нь агаар мандалд унаж, агаарын эсэргүүцэл нь хурдасгаж түлш хэмнэнэ. Гэхдээ энэ нь дулааныг зарцуулдаг тул дулааны хамгаалалт эсвэл олон удаа зөөлөн өнгөрөх шаардлагатай болдог.
Хоёр тойрог замын хооронд шилжих хамгийн хэмнэлттэй арга: нэг дарахад шинэ орбиттой яг таарч байгаа овгийн зам эхэлнэ, хоёр дахь даралтанд очвол тэр замд хүрнэ.
Сүүлчийн үгийн сан →Мэдээллийн хүснэгт (мэдэгдэл)
| Нэр: | Хоёр | → | ← | Энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ |
|---|---|---|---|---|
| Дэлхийн гадаргуу | Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | 9.4 км/сек | 0 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | хэвийн (хуудсан дээр): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesОрбитт хөөргөх: 7.8 км/с орчим орбитын хурд, мөн гравитаци болон агаарын даралтыг хасах. |
| Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | Геостационар орбит | 2.45 км/сек | 2.45 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | тооцоолсон (идеал): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Геостационар орбит | Зүүн | 1.48 км/сек | 1.48 км/сек | тооцоолсон (идеал): Hohmann apogee burn, no plane changeЭкватороос хол газарт хөөргөсөн тохиолдолд орбитын налууг өөрчлөхөд секундэд хэдэн зуун метр нэмэгддэг. |
| Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | Дэлхий рүү зугтах | 3.22 км/сек | 3.22 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | тооцоолсон (идеал): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | Сар руу шилжүүлэх | 3.13 км/сек | 3.13 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | тооцоолсон (идеал): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Сар руу шилжүүлэх | Доод сарны орбит (100 км) | 0.82 км/сек | 0.82 км/сек | тооцоолсон (идеал): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Доод сарны орбит (100 км) | Сарны гадаргуу | 1.63 км/сек | 1.63 км/сек | тооцоолсон (идеал): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | Сар руу шилжүүлэх | 3.61 км/сек | 3.61 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | тооцоолсон (идеал): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Сар руу шилжүүлэх | Сарны доод орбит (300 км) | 2.09 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | 2.09 км/сек | тооцоолсон (идеал): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Сарны доод орбит (300 км) | Сарны гадаргуу | 0 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | 4.1 км/сек | хэвийн (хуудсан дээр): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesЗүүн гар талд нь нарны гэрлийн эх үүсвэр (хүндийн хүчний төв) ба зүүн талд нь агаарын цилиндр байдаг. |
| Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | Дэлхийн ойролцоо астероид (Бенну) | 4.11 км/сек | 4.11 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | тооцоолсон (идеал): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Доод дэлхий эргэн тойрон (200 км) | Цэцэрсийн орбит | 9.48 км/сек | 9.48 км/сек (агаарын хязгаарлалт ашиглаж болно) | тооцоолсон (идеал): 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 |
Тоног төхөөрөмж болон хичээлүүд нь зөвхөн сурах зорилгоор хялбаршуулсан загваруудыг ашигладаг. Тэднийг замын хөдөлгөөн, үүргийн төлөвлөлт эсвэл үйл ажиллагааны шийдвэр гаргахад ашиглаж болохгүй. Сертификатууд үнэгүй бөгөөд баталгаажаагүй байдаг. Сургалтын агуулгаас зайлсхийх тухай мэдээллийг уншина уу