Delta- v- kart
Hvor mye endring i hastighet det tar å bevege seg mellom jorden, bane, månen, Mars og asteroidene.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta- v- kart
Hva er dette? Et kart over romferder. Hver linje er en del av en reise, og nummeret på linjen sier hvor mye farten må endres for å fly den delen. Legg sammen delene, så får du drivstoffbudsjettet for reisen.
Hvordan bruke den: Velg start og destinasjon: Trykk på to prikker på kartet, bruk menyene Fra og Til eller trykk på en av turknappene.Ruten lyser opp og drivstoffbudsjettlinjen legger sammen hver del.
Drivstoffbudsjett for denne turen
Delta- v totalt
Sveip til siden for å se hele kartet.
Verdiene er enveis, ideelle impulsive manøvrer med mindre merket typisk.Reelle oppdrag legger tap og planendringer.
Prøv dette
- Trykk på "Til bane" for å gå fra jordens overflate til lav jordbane.Merknad: Det første trinnet koster 9,4 km/s. Å gå fra bane helt til månens overflate koster bare omtrent 5,6 km/s mer.
- Trykk på "Til månen", deretter "Til Mars", og sammenlign totalene.Merknad: De er nesten de samme: ca. 15,0 og 15,1 km/s, selv om Mars alltid er mer enn hundre ganger lenger unna enn Månen. Mars har luft å bremse med når du lander; Månen har ingen, så hver liten nedbremsing koster drivstoff.
- Planlegg en tur fra Mars-overflaten tilbake til jordens overflate.Merknad: Den siste etappen, ned til jordoverflaten, koster 0 km/s: Jordens luft og et varmeskjold gjør bremsing, som de gjorde for alle Apollo-mannskapet.Klipping av Mars koster fortsatt omtrent 4,1 km/s.
- Trykk "Til geostasjonær bane" og sammenlign det med å gå fra lav jordbane til lav månebane.Merknad: Å nå den høye banen der TV- og værsatellitter sitter koster omtrent det samme som å komme i bane rundt månen: ca. 3,9 km/s fra lav jordbane i begge tilfeller.
Ideene bak det
Hva er delta-v?
Tenk på en biltur. Legg sammen hver gang du akselererer og hver gang du bremser: Den totale summen er din delta-v. I verdensrommet er det ingen vei å skyve mot og ingen bremser, så hver endring i hastighet, opp eller ned, må komme fra rakettmotoren, og hver bit av det koster drivstoff.
Hvorfor er det vanskeligste trinnet å komme i bane?
Det handler om å gå sidelengs så fort at du faller rundt jorden i stedet for inn i den. Like over lufta betyr det ca 7,8 km/s (ca 28000 km/t), en runde rundt planeten på ca 90 minutter. På vei opp mister også raketten ca 1,5 til 2 km/s i kamp mot tyngdekraften og luftmotstanden (jordens rotasjon gir litt tilbake), så dette ene trinnet koster ca 9,4 km/s.
Hvorfor er landing på Mars billigere enn landing på månen?
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.
Hva er aerobraking?
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.
Hvorfor betyr hver km/s så mye?
En rakett må bære sitt eget drivstoff, og det drivstoffet må også skyves med. Så hver ekstra km/s trenger mer drivstoff enn den forrige.Det er derfor Saturn V som sendte astronauter til månen veide nesten 3000 tonn ved oppskytingen, mesteparten av drivstoffet.
Kilder: beregnede bein bruker standard to-legeme baneformler med NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); typiske bein fra Delta-v budsjett artikkelen på Wikipedia og dens siterte referanser. Saturn V oppskytingsmasse: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobraking: NASA/JPL.
Delta vee er et uttrykk som betyr «hastighetsendring»: hvor mye en romfarkost må øke hastigheten, redusere farten eller endre retning. Det fungerer på samme måte som drivstoffbudsjettet for en tur, målt i kilometer per sekund (km/s).
Mer i ordlisten →Banen til noe som fortsetter å falle rundt en planet eller stjerne uten noen gang å treffe den, fordi den beveger seg sidelengs raskt nok.
Mer i ordlisten →Den internasjonale romstasjonen (ISS) går i bane rundt jorden på omtrent 90 minutter, og er dermed den lengste romferden som noensinne er gjennomført.
En høy bane, 35.786 km over ekvator, der en tur rundt jorden tar like lang tid som et omløp rundt jorden (litt under 24 timer) og hvor en satellitt ser ut til å henge stille på himmelen, noe som er grunnen til at TV- og værsatellitter bruker den.
En utstrakt bane som pleide å gå fra ett sted til et annet, som en motorvei med slippveier, du bare passerer den; du blir ikke stående der.
Ved å bruke planetens luft som fribrems, dykker romfartøyet ned i den tynne toppen av atmosfæren og luftmotstanden bremser det ned, slik at det sparer drivstoff. Prisen er varme, så det trenger et varmeskjold eller mange forsiktige passeringer.
Den mest drivstoffbesparende måten å flytte mellom to sirkulære baner: ett trykk for å starte en oval bane som bare berører den nye banen, og et nytt trykk når du kommer dit.
Mer i ordlisten →Datatabell (tekstalternativ)
| Fra | To | → | ← | Hvordan det ble utarbeidet |
|---|---|---|---|---|
| Jordens overflate | Lav jordbane (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (Kan bruke aerobraking) | typisk (publisert): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesOppskyting til bane: ca. 7,8 km/s banehastighet pluss tap på grunn av tyngdekraft og luftmotstand. |
| Lav jordbane (200 km) | Geostasjonær overføringsbane | 2,45 km/s | 2,45 km/s (Kan bruke aerobraking) | beregnet (ideell): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostasjonær overføringsbane | Geostasjonær bane | 1,48 km/s | 1,48 km/s | beregnet (ideell): Hohmann apogee burn, no plane changeFra et oppskytingssted langt fra ekvator vil også endring av banehelningen øke hastigheten med noen hundre meter per sekund. |
| Lav jordbane (200 km) | Jordflukt | 3,22 km/s | 3,22 km/s (Kan bruke aerobraking) | beregnet (ideell): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Lav jordbane (200 km) | Overføring til månen | 3,13 km/s | 3,13 km/s (Kan bruke aerobraking) | beregnet (ideell): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Overføring til månen | Lav månebane (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | beregnet (ideell): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Lav månebane (100 km) | Måneoverflate | 1,63 km/s | 1,63 km/s | beregnet (ideell): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Lav jordbane (200 km) | Overføring til Mars | 3,61 km/s | 3,61 km/s (Kan bruke aerobraking) | beregnet (ideell): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Overføring til Mars | Lav bane rundt Mars (300 km) | 2,09 km/s (Kan bruke aerobraking) | 2,09 km/s | beregnet (ideell): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Lav bane rundt Mars (300 km) | Mars- overflate | 0 km/s (Kan bruke aerobraking) | 4,1 km/s | typisk (publisert): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLanding bruker hovedsakelig atmosfæren (varmeskjold og fallskjermer); oppstigningen tilbake til bane er den publiserte typiske verdien. |
| Lav jordbane (200 km) | Jordnær asteroide (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (Kan bruke aerobraking) | beregnet (ideell): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Lav jordbane (200 km) | Ceres- bane | 9,48 km/s | 9,48 km/s (Kan bruke aerobraking) | beregnet (ideell): 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 |
Verktøy og leksjoner bruker forenklede modeller kun til læring, de må ikke brukes til navigasjon, oppdragsplanlegging eller noen operasjonell beslutning. Sertifikater er gratis og ikke akkreditert. Les ansvarsfraskrivelsen for utdanningsinnhold