Delta-v kaart
Hoeveel verandering in snelheid het kost om te bewegen tussen de aarde, baan, de maan, Mars en de asteroïden.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v kaart
Wat is dit? Een kaart van ruimtereizen. Elke lijn is een etappe van een reis, en het getal geeft aan hoeveel de snelheid van een ruimtevaartuig moet veranderen om die etappe te vliegen.
Hoe te gebruiken: Kies een startpunt en een bestemming: tik op twee stippen op de kaart, gebruik het menu Vanaf en Naar of druk op een van de tripknoppen.De route wordt verlicht en de brandstofbudgetbalk telt elk stuk bij elkaar op.
Brandstofbudget voor deze reis
Totaal delta-v
Veeg zijwaarts om de hele kaart te zien.
Waarden zijn eenrichtingsverkeer, ideale impulsieve manoeuvres tenzij gemarkeerd typisch.Echte missies voegen verliezen en vliegtuig veranderingen toe.
Probeer dit eens
- Druk op "To orbit" om van het aardoppervlak naar een lage baan om de aarde te gaan.Opmerking: Die eerste stap kost 9,4 km/s. Vanuit de baan helemaal naar het maanoppervlak gaan kost slechts ongeveer 5,6 km/s meer.
- Druk op "To the Moon", dan "To Mars" en vergelijk de totaalpunten.Opmerking: Ze zijn bijna hetzelfde: ongeveer 15,0 en 15,1 km/s, ook al is Mars altijd meer dan honderd keer verder weg dan de maan.Mars heeft lucht om mee te remmen als je landt; de maan heeft die niet, dus elk beetje vertragen kost brandstof.
- Plan een reis van het Marsoppervlak terug naar het aardoppervlak.Opmerking: De laatste etappe, naar het aardoppervlak, kost 0 km/s: de lucht van de Aarde en een hitteschild remmen af, zoals dat bij elke Apollo-bemanning gebeurde; het opklimmen vanaf Mars kost nog steeds ongeveer 4,1 km/s.
- Druk op "Naar geostationaire baan" en vergelijk het met van een lage aardbaan naar een lage maanbaan gaan.Opmerking: Het bereiken van de hoge baan waar tv- en weersatellieten zitten kost ongeveer hetzelfde als een baan rond de maan: in beide gevallen ongeveer 3,9 km/s vanaf een lage aardbaan.
De ideeën erachter
Wat is delta-v?
Stel je voor dat je een rit maakt en tel elke keer dat je accelereert en elke keer dat je remt bij elkaar op: dat totaal is je delta-v. In de ruimte is er geen weg om tegenaan te duwen en geen remmen, dus elke verandering van snelheid, naar boven of beneden, moet door de raketmotor worden veroorzaakt, en elk beetje daarvan kost brandstof.
Waarom is het in een baan om de aarde komen de moeilijkste stap?
In een baan om de aarde zijn gaat niet over hoogte. Het gaat over zo snel zijwaarts gaan dat je rond de aarde blijft vallen in plaats van erin te vallen. Net boven de lucht betekent dat ongeveer 7,8 km/s (ongeveer 28.000 km/u), één keer rond de planeet in ongeveer 90 minuten. Op weg naar boven verliest een raket ook ongeveer 1,5 tot 2 km/s door het vechten tegen zwaartekracht en luchtweerstand (de rotatie van de aarde geeft wat terug), dus deze ene stap kost ongeveer 9,4 km/s.
Waarom is een landing op Mars goedkoper dan een landing op de maan?
Mars heeft een dunne atmosfeer. Een lander raakt die lucht met hoge snelheid en zijn hitteschild zet de snelheid om in warmte; Parachutes en een korte raketbrand aan het eind doen de rest. De kaart telt dus 0 km/s raketbrandstof voor de landing op Mars, maar 1.63 km/s voor de luchtloze maan, waar motoren alle remmen moeten doen. Mars verlaten is een ander verhaal: terug naar de baan kost ongeveer 4.1 km/s.
Wat is aerobraking?
De lucht van een planeet gebruiken als vrije rem. Een ruimtevaartuig duikt in de dunne bovenste laag van de atmosfeer, waardoor het vertraagt en brandstof bespaart die anders zou verbranden. In 2006 NASA's Mars Reconnaissance Orbiter krimpte zijn baan op deze manier, met honderden dips door de bovenste lucht van Mars gedurende ongeveer vijf maanden.
Waarom is elke km/s zo belangrijk?
Een raket moet zijn eigen brandstof meenemen en die brandstof ook nog eens voortstuwen, dus elke extra km/s vergt meer brandstof dan de vorige. Daarom woog de Saturn V die astronauten naar de maan stuurde bij lancering bijna 3000 ton, voornamelijk stuwstof.
Bronnen: berekende poten gebruiken standaard tweelichamenbaanformules met NASA/JPL planeetgegevens (scripts/build-deltav.mjs); typische poten uit het Delta-v budget artikel op Wikipedia en de geciteerde bronnen. Saturn V lanceringsmassa: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter luchtrem: NASA/JPL.
Zeg "delta vee" en het betekent "snelheidsverandering", hoeveel een ruimtevaartuig moet versnellen, vertragen of van richting veranderen. Het werkt als een brandstofbudget voor een reis, gemeten in kilometers per seconde (km/s).
Meer in de woordenlijst →Het pad van iets dat rond een planeet of ster blijft vallen zonder het ooit te raken, omdat het snel genoeg zijwaarts beweegt.
Meer in de woordenlijst →Een baan net boven de lucht, een paar honderd kilometer hoog, waar het International Space Station vliegt en in ongeveer 90 minuten één keer om de aarde draait.
Een hoge baan, 35.786 km boven de evenaar, waar een reis rond de aarde even lang duurt als een omwenteling van de aarde (iets minder dan 24 uur) en waar een satelliet lijkt stil te hangen aan de hemel, daarom gebruiken tv- en weersatellieten deze.
Een uitgerekte baan die vroeger van de ene plaats naar de andere ging, als een weg waar je alleen maar langs gaat; je blijft er niet.
De lucht van een planeet als vrije rem gebruiken. Het ruimtevaartuig duikt in de dunne bovenste laag van de atmosfeer en de luchtweerstand vertraagt het, waardoor brandstof wordt bespaard.De prijs is hitte, dus het heeft een hitteschild of veel zachte passes nodig.
De meest brandstofbesparende manier om tussen twee cirkelvormige banen te bewegen: één druk om een ovaal pad te starten dat de nieuwe baan raakt, en een tweede druk wanneer u daar bent.
Meer in de woordenlijst →Gegevenstabel (tekstalternatief)
| Vanaf | Twee | → | ← | Hoe het werd uitgewerkt |
|---|---|---|---|---|
| Het aardoppervlak | Lage baan om de aarde (200 km) | 9,4 km/sec | 0 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Typisch (niet gepubliceerd): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLancering naar een baan: ongeveer 7,8 km/s van de baansnelheid plus verliezen door zwaartekracht en luchtweerstand. |
| Lage baan om de aarde (200 km) | Geostationaire transferbaan | 2,45 km/sec | 2,45 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Berekend (ideaal): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostationaire transferbaan | Geostationaire baan | 1,48 km/sec | 1,48 km/sec | Berekend (ideaal): Hohmann apogee burn, no plane changeVanaf een lanceerplaats ver van de evenaar voegt ook het veranderen van de helling van de baan enkele honderden meters per seconde toe. |
| Lage baan om de aarde (200 km) | De aarde ontsnappen | 3,22 km/sec | 3,22 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Berekend (ideaal): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Lage baan om de aarde (200 km) | Overdracht naar de maan | 3,13 km/sec | 3,13 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Berekend (ideaal): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Overdracht naar de maan | Lage maanbaan (100 km) | 0,82 km/sec | 0,82 km/sec | Berekend (ideaal): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Lage maanbaan (100 km) | Het maanoppervlak | 1,63 km/sec | 1,63 km/sec | Berekend (ideaal): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Lage baan om de aarde (200 km) | Overdracht naar Mars | 3,61 km/sec | 3,61 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Berekend (ideaal): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Overdracht naar Mars | Lage baan rond Mars (300 km) | 2,09 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | 2,09 km/sec | Berekend (ideaal): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Lage baan rond Mars (300 km) | Oppervlakte van Mars | 0 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | 4,1 km/sec | Typisch (niet gepubliceerd): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesDe landing maakt voornamelijk gebruik van de atmosfeer (hitteschild en parachutes); de opstijging terug naar de baan is de gepubliceerde typische waarde. |
| Lage baan om de aarde (200 km) | Aardscheerder (Bennu) | 4,11 km/sec | 4,11 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Berekend (ideaal): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Lage baan om de aarde (200 km) | De baan van Ceres | 9,48 km/sec | 9,48 km/sec (Kan aerobraking gebruiken) | Berekend (ideaal): 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 |
De tools en lessen gebruiken vereenvoudigde modellen voor het leren, maar mogen niet worden gebruikt voor navigatie, missieplanning of operationele beslissingen. Certificaten zijn gratis en niet geaccrediteerd. Lees de disclaimer voor educatieve inhoud