Peta Delta-v
Berapa banyak perubahan kelajuan yang diperlukan untuk bergerak antara Bumi, orbit, Bulan, Mars dan asteroid.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Peta Delta-v
Apa ini? Peta perjalanan luar angkasa. Setiap garisan adalah satu bahagian perjalanan, dan nombornya menyatakan berapa banyak pesawat ruang angkasa perlu mengubah kelajuan untuk terbang pada bahagian itu. Tambahkan bahagian-bahagian dan anda akan dapat anggaran bahan api perjalanan.
Bagaimana untuk menggunakannya: Pilih permulaan dan destinasi: tekan dua titik pada peta, gunakan menu Dari dan Ke, atau tekan salah satu butang perjalanan. Laluan akan bercahaya dan bar bajet bahan api menambah setiap bahagian.
Bajet bahan api untuk perjalanan ini
Jumlah delta-v
Selitkan ke sisi untuk melihat keseluruhan peta.
Nilai adalah satu arah, ideal impulsif manuver melainkan ditandakan biasa misi sebenar menambah kehilangan dan perubahan pesawat.
Cuba ini
- Tekan "Ke orbit" untuk pergi dari permukaan Bumi ke orbit rendah Bumi.Nota: Langkah pertama itu berharga 9.4 km/s. Pergi dari orbit sepanjang jalan ke permukaan bulan hanya kos sekitar 5.6 km/s lebih.
- Tekan "Ke Bulan", kemudian "Ke Marikh", dan bandingkan jumlahnya.Nota: Mereka hampir sama: kira-kira 15.0 dan 15.1 km/s, walaupun Marikh sentiasa lebih daripada seratus kali jauhnya dari Bulan. Marikh mempunyai udara untuk brek dengan bila anda mendarat; Bulan tidak ada, jadi setiap sedikit perlahankan kos bahan api.
- Merancang perjalanan dari permukaan Mars kembali ke permukaan Bumi.Nota: Jalur terakhir, ke permukaan Bumi, kos 0 km/s: Udara bumi dan perisai haba melakukan brek, seperti yang mereka lakukan untuk setiap kru Apollo. Mendaki dari Mars masih berharga sekitar 4.1 km/s.
- Tekan "Ke orbit geostasioner" dan bandingkan dengan pergi dari orbit Bumi rendah ke orbit bulan rendah.Nota: Mencapai orbit tinggi di mana satelit TV dan cuaca duduk kos kira-kira sama seperti mencapai orbit sekitar Bulan: kira-kira 3.9 km / s dari orbit Bumi rendah dalam kedua-dua kes.
Idea di sebaliknya
Apa itu delta-v?
Fikirkan perjalanan jalan raya. Tambahkan setiap kali anda mempercepat dan setiap kali anda brek: jumlah itu adalah delta-v anda. Di angkasa tiada jalan untuk didorong dan tiada brek, jadi setiap perubahan kelajuan, naik atau turun, mesti datang dari enjin roket, dan setiap bahagiannya memerlukan bahan api.
Kenapa mendapatkan orbit adalah langkah yang paling sukar?
Berada di orbit bukanlah tentang berada di atas. Ia adalah tentang pergi ke sisi begitu cepat bahawa anda terus jatuh di sekeliling Bumi bukannya ke dalamnya. Hanya di atas udara yang bermakna kira-kira 7.8 km/s (kira-kira 28,000 km/j), sekali mengelilingi planet dalam kira-kira 90 minit. Dalam perjalanan ke atas roket juga kehilangan kira-kira 1.5 hingga 2 km/s berjuang graviti dan tarikan udara (putaran Bumi memberikan sedikit balik), jadi satu langkah ini kos sekitar 9.4 km/s.
Kenapa pendaratan di Mars lebih murah daripada pendaratan di Bulan?
Mars mempunyai atmosfer tipis. Pendaratan itu melanda udara pada kelajuan tinggi dan perisai habanya mengubah kelajuan kepada haba; parasut dan roket pendek terbakar pada akhir melakukan selebihnya. Jadi peta mengira 0 km/s bahan api roket untuk pendaratan di Mars, tetapi 1.63 km/s untuk Bulan tanpa udara, di mana enjin mesti melakukan semua brek. Tinggalkan Mars adalah cerita lain: naik semula ke orbit kos sekitar 4.1 km/s.
Apa itu aerobraking?
Menggunakan udara planet sebagai brek bebas. Sebuah pesawat angkasa terjun ke bahagian atas atmosfera yang tipis, tarikan memperlahankannya, dan ia menjimatkan bahan api yang akan terbakar jika tidak. Pada tahun 2006 NASA Mars Reconnaissance Orbiter mengecilkan orbitnya dengan cara ini, dengan ratusan jatuh melalui udara atas Mars selama kira-kira lima bulan.
Kenapa setiap km/s begitu penting?
Roket perlu membawa bahan api sendiri, dan bahan api itu juga perlu didorong. Jadi setiap km/s tambahan memerlukan lebih banyak bahan api daripada yang sebelumnya. Itulah sebabnya Saturn V yang menghantar astronot ke bulan berat hampir 3000 tan pada pelancaran, kebanyakannya propellant.
Sumber: kaki dikira menggunakan formula orbit dua-badan piawai dengan NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); kaki tipikal dari artikel bajet Delta-v pada Wikipedia dan rujukan yang disebutnya. Massa pelancaran Saturn V: NASA. Aerobraking Orbiter Penyelidikan Mars: NASA/JPL.
Katakan "delta vee". Ia bermakna "perubahan kelajuan": berapa banyak pesawat angkasa perlu mempercepat, melambat atau mengubah arah. Ia berfungsi seperti bajet bahan api untuk perjalanan, diukur dalam kilometer per saat (km/s).
Lebih dalam kamus →Laluan sesuatu yang terus jatuh di sekeliling planet atau bintang tanpa pernah menabraknya, kerana ia bergerak ke sisi dengan cukup cepat.
Lebih dalam kamus →Orbit di atas udara, beberapa ratus kilometer ke atas Stasiun Luar Angkasa Antarabangsa terbang di sana, pergi sekali mengelilingi Bumi dalam 90 minit.
Orbit tinggi, 35,786 km di atas khatulistiwa, di mana satu perjalanan mengelilingi Bumi mengambil masa sepanjang satu putaran Bumi (sedikit kurang daripada 24 jam). Satelit di sana kelihatan tergantung di langit, itulah sebabnya satelit TV dan cuaca menggunakannya.
Satu orbit yang panjang digunakan untuk pergi dari satu tempat ke tempat lain, seperti jalan raya slip. Anda hanya melaluinya; anda tidak tinggal di sana.
Menggunakan udara planet sebagai brek bebas. Kapal angkasa terjun ke atas lapisan tipis atmosfer dan tarikan udara memperlahankannya, menjimatkan bahan api. Kosnya adalah haba, jadi ia memerlukan perisai haba atau banyak laluan lembut.
Cara paling jimat bahan api untuk bergerak antara dua orbit bulat: satu tolak untuk memulakan laluan oval yang hanya menyentuh orbit baru, dan tolak kedua apabila anda sampai ke sana.
Lebih dalam kamus →Jadual data (alternatif teks)
| Daripada | Dua | → | ← | Bagaimana ia dilaksanakan |
|---|---|---|---|---|
| Permukaan Bumi | Orbit Bumi Rendah (200 km) | 9.4 km/s | 0 km/s (boleh gunakan aerobraking) | biasa (diterbitkan): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesPelancaran ke orbit: sekitar 7.8 km/s kelajuan orbit ditambah kehilangan graviti dan tarikan udara. |
| Orbit Bumi Rendah (200 km) | Orbit pemindahan geostasioner | 2.45 km/s | 2.45 km/s (boleh gunakan aerobraking) | dikira (ideal): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Orbit pemindahan geostasioner | Orbit | 1.48 km/s | 1.48 km/s | dikira (ideal): Hohmann apogee burn, no plane changeDari lokasi pelancaran jauh dari khatulistiwa, juga mengubah orbit's tilt menambah beberapa ratus meter per saat. |
| Orbit Bumi Rendah (200 km) | Earth escape | 3.22 km/s | 3.22 km/s (boleh gunakan aerobraking) | dikira (ideal): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Orbit Bumi Rendah (200 km) | Alih ke Bulan | 3.13 km/s | 3.13 km/s (boleh gunakan aerobraking) | dikira (ideal): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Alih ke Bulan | Orbit Bulan Rendah (100 km) | 0.82 km/s | 0.82 km/s | dikira (ideal): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Orbit Bulan Rendah (100 km) | Bulan | 1.63 km/s | 1.63 km/s | dikira (ideal): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Orbit Bumi Rendah (200 km) | Pindah ke Mars | 3.61 km/s | 3.61 km/s (boleh gunakan aerobraking) | dikira (ideal): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Pindah ke Mars | Orbit rendah Mars (300 km) | 2.09 km/s (boleh gunakan aerobraking) | 2.09 km/s | dikira (ideal): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Orbit rendah Mars (300 km) | permukaan Mars | 0 km/s (boleh gunakan aerobraking) | 4.1 km/s | biasa (diterbitkan): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesPendaratan kebanyakannya menggunakan atmosfera (perisai haba dan parasut); naik semula ke orbit adalah nilai tipikal yang diterbitkan. |
| Orbit Bumi Rendah (200 km) | namaobject name (optional) | 4.11 km/s | 4.11 km/s (boleh gunakan aerobraking) | dikira (ideal): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Orbit Bumi Rendah (200 km) | Orbit Ceres | 9.48 km/s | 9.48 km/s (boleh gunakan aerobraking) | dikira (ideal): 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 |
Alat dan pengajaran hanya menggunakan model yang dipermudah untuk pembelajaran. Ia tidak boleh digunakan untuk navigasi, pelancaran misi atau sebarang keputusan operasi. Sijil adalah percuma dan tidak diakui. Baca pengecualian kandungan pendidikan