Mencapai orbit

Ruang angkasa hanya sekitar 100 km jauhnya, lebih dekat daripada perjalanan ramai orang. Mendapatkan * ke atas sana * adalah mudah: roket bunyi melakukannya dengan beberapa minit penerbangan dan jatuh terus kembali. Tinggal di atas sana adalah bahagian yang sukar. Untuk kekal anda perlukan sekitar 7.8 km / s dari kelajuan sisi, dan hampir semua bahan api roket adalah dibelanjakan pada itu.

Mendaki memerlukan beberapa minit. Pergi ke sisi dengan pantas cukup mengambil hampir semua bahan api.

Lihat

Pelancaran mempunyai empat tindakan:

1. Tegak ke atas selama beberapa saat, untuk membersihkan menara dan udara yang tebal.
2. Putaran graviti. Sebuah lengkungan kecil, beberapa darjah, dan graviti melakukan selebihnya: laluan membengkokkan diri sendiri sementara enjin mendorong di sepanjangnya. Tiada belok tajam, yang akan pecah roket nipis dalam aliran udara.
3. Menampilkan. Selepas kira-kira dua setengah minit, pentas pertama kosong dan jatuh. Langkah atas, lebih ringan, terus mendorong.
4. Terbang hampir rata, membangunkan kelajuan ke sisi sehingga ia mencapai kelajuan orbit. Enjinnya mati. Kapal angkasa berada dalam orbit, mengelilingi Bumi setiap 88 minit atau lebih.

Meluncur ke arah timur membantu: Putaran Bumi sendiri memberikan 0.465 km/s di khatulistiwa. Itulah sebabnya kebanyakan tapak pelancaran menghadap lautan ke arah timur.

Faham

Dalam simulasi di atas, kenderaan menghabiskan kira-kira 9.3 km/s “delta-v” (jumlah perubahan kelajuan yang enjinnya boleh berikan) untuk mencapai kelajuan 7.8 km/s pada 200 km. Perbezaan ialah kekurangan graviti: walaupun roket masih menunjukkan sebahagian ke atas, sebahagian daripada tolakan hanya menahannya menentang graviti bukannya mempercepatkannya.

Roket sebenar juga melawan tarikan udara dan kehilangan beberapa keberkesanan untuk memandu. Bajet biasa yang dikutip untuk orbit Bumi rendah adalah 9.3 hingga 10 km/s, yang sepadan.

Momen dalam simulasi	Masa	Altitude	Kelajuan
Enjin tahap pertama diputuskan	kira-kira 2 min 24 saat	kira-kira 90 km	kira-kira 3.0 km/s
Tahap kedua dipotong, dalam orbit	kira-kira 7 min 37 saat	kira-kira 200 km	7.8 km/s

Tahap pertama, dipotong pada 3 km / s, jauh terlalu perlahan untuk orbit dan jatuh kembali (Falcon 9 boosters kemudian memandu diri mereka kembali ke tanah).

Master

Tahap atas dalam model ini menggunakan undang-undang pemandu siklus tertutup yang mudah. Pada setiap masa ia memilih sudut lengkung θ supaya pecutan menegak membetulkan ketinggian dan kadar naik:

a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r

Dua istilah pertama adalah graviti minus “sentrifugal” kelegaan dari kelajuan melintang. Sebagai v_h mendekati kelajuan bulatan √(μ/r), dua itu dibatalkan dan titik-titik pentas rata. Kereta sebenar menggunakan skema yang lebih baik (contohnya mod panduan berulang era Apollo, atau panduan eksplisit bertenaga pada Space Shuttle) yang mengurangkan bahan mendorong, tetapi prinsipnya sama.

Memasukkan ke orbit berakhir dengan kelajuan menegak sifar tepat pada ketinggian sasaran, dan kelajuan melintang sama dengan √(μ/r). Kesilapan mana-mana dan orbit adalah elips, dengan titik rendah mungkin di dalam atmosfer.