Harta Delta-v
Cât de multă schimbare în viteză este nevoie pentru a vă deplasa între Pământ, orbită, Lună, Marte și asteroizi.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Harta Delta-v
Ce este asta? O hartă a călătoriilor spațiale. Fiecare linie reprezintă o etapă a unei călătorii, iar numărul acesteia indică cât de mult trebuie să-și schimbe viteza nava spațială pentru a zbura în acea etapă.
Cum se utilizează: Alegeți o pornire și o destinație: atingeți două puncte de pe hartă, utilizați meniurile De la și Către sau apăsați unul dintre butoanele de călătorie.Ruta se aprinde și bara bugetului de combustibil adaugă fiecare etapă.
Bugetul de combustibil pentru această călătorie
Delta-v totală
Glisează în lateral pentru a vedea întreaga hartă.
Valorile sunt unidirecționale, manevrele impulsive ideale dacă nu sunt marcate tipic.Misiunile reale adaugă pierderi și schimbări de plan.
Încearcă asta.
- Apăsați "Pentru orbita" pentru a merge de la suprafața Pământului la orbita joasă a Pământului.Notă: Acest prim pas costă 9,4 km/s. Mersul de pe orbită până la suprafața Lunii costă doar aproximativ 5,6 km/s mai mult.
- Apăsați "La Lună", apoi "Pe Marte" și comparați totalurile.Notă: Acestea sunt aproape aceleași: aproximativ 15,0 și 15,1 km/s, deși Marte este întotdeauna de peste o sută de ori mai departe decât Luna.Marte are aer pentru a frâna atunci când aterizezi; Luna nu are nici unul, astfel încât fiecare pic de încetinire costă combustibil.
- Planificați o călătorie de la suprafața lui Marte înapoi la suprafața Pământului.Notă: Ultima treaptă, coborârea la suprafața Pământului, costă 0 km/s: aerul de pe Pământ și un scut termic fac frânarea, așa cum au făcut pentru fiecare echipaj Apollo. Urcarea de pe Marte încă costă aproximativ 4.1 km/s.
- Apăsați "La orbita geostaționară" și comparați-l cu mersul de la orbita joasă a Pământului la orbita lunară joasă.Notă: A ajunge pe orbita înaltă unde se află sateliții TV și meteorologici costă aproximativ același lucru ca și a ajunge pe orbita Lunii: aproximativ 3,9 km/s de la orbita joasă a Pământului în ambele cazuri.
Ideile din spatele acestuia
Ce este delta-v?
Gândiți-vă la o călătorie pe șosea: adăugați fiecare accelerare și fiecare frânare: acest total este delta-v. În spațiu nu există nici drumuri de împins, nici frâne, așa că orice schimbare de viteză, în sus sau în jos, trebuie să vină din motorul rachetei, iar fiecare picătură costă combustibil.
De ce este cel mai greu pas să ajungi pe orbită?
A fi pe orbită nu înseamnă să fii sus, ci să mergi lateral atât de repede încât să continui să cazi în jurul Pământului în loc să te prăbușești în el. Chiar deasupra aerului asta înseamnă aproximativ 7,8 km/s (aproximativ 28.000 km/h), o dată în jurul planetei în aproximativ 90 de minute. Pe drumul spre sus, o rachetă pierde și ea aproximativ 1,5 până la 2 km/s luptând împotriva gravitației și rezistenței aerului (rotatia Pământului dă puțin înapoi), astfel că acest pas costă aproximativ 9,4 km/s.
De ce este aterizarea pe Marte mai ieftină decât aterizarea pe Lună?
Marte are o atmosferă subțire. Un lander lovește aerul cu viteză mare, iar scutul său termic transformă viteza în căldură; parașutele și o scurtă ardere a rachetei la sfârșit fac restul. Așadar harta numără 0 km/s de combustibil pentru aterizare pe Marte, dar 1,63 km/s pentru Luna fără aer, unde motoarele trebuie să facă toată frânarea. Părăsirea lui Marte este o altă poveste: urcarea înapoi pe orbită costă aproximativ 4,1 km/s.
Ce este aerobraking?
Folosind aerul unei planete ca frână liberă. O navă spațială se scufundă în partea superioară a atmosferei, rezistența la apăsări o încetinește și economisește combustibil pe care altfel l-ar arde. În 2006 NASA, Mars Reconnaissance Orbiter și-a micșorat orbita în acest fel, cu sute de coborâri prin aerul superior al lui Marte pe parcursul a aproximativ cinci luni.
De ce contează atât de mult fiecare km/s?
O rachetă trebuie să aibă propriul combustibil, iar acel combustibil trebuie împins în continuare, astfel că fiecare km/s suplimentar necesită mai mult combustibil decât cel anterior. De aceea, Saturn V care a trimis astronauții pe Lună cântărea aproape 3000 de tone la lansare, cea mai mare parte din propulsie.
Surse: picioarele calculate folosesc formule orbitale standard pentru două corpuri cu NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); picioarele tipice din articolul despre bugetul Delta-v de pe Wikipedia și referințele citate ale acestuia. NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobraking: NASAJPL.
Spune "delta vee" (înseamnă "schimbare de viteză"): cât de mult trebuie să accelereze, să încetinească sau să schimbe direcția o navă spațială. Funcționează ca un buget de combustibil pentru o călătorie, măsurat în kilometri pe secundă (km/s).
Mai multe în glosar →Calea unui obiect care continuă să cadă în jurul unei planete sau a unei stele fără să o lovească, pentru că se mișcă suficient de repede.
Mai multe în glosar →O orbită chiar deasupra aerului, la câteva sute de kilometri înălţime, unde zboară Staţia Spaţială Internaţională, care ocolește Pământul o dată în aproximativ 90 de minute.
O orbită înaltă, 35.786 km deasupra ecuatorului, unde o călătorie în jurul Pământului durează cât o rotație a Pământului (puțin sub 24 de ore) Un satelit pare să stea nemişcat pe cer, motiv pentru care sateliţii TV şi meteorologici îl folosesc.
O orbită întinsă, folosită pentru a merge dintr-un loc în altul, ca o autostradă pe care treci doar; nu stai acolo.
Folosind aerul planetei ca frână liberă, nava spațială se scufundă în partea superioară a atmosferei și rezistența aerului o încetinește, economisind combustibil. Prețul este căldura, deci are nevoie de un scut termic sau de multe treceri blânde.
Cea mai economică modalitate de a vă deplasa între două orbite circulare: o apăsare pentru a începe un traseu oval care tocmai atinge noua orbită și o a doua apăsare când ajungeți acolo.
Mai multe în glosar →Tabel de date (alternativă text)
| De la | - Doi. | → | ← | Cum a fost rezolvat |
|---|---|---|---|---|
| Suprafața Pământului | Orbita joasă a Pământului (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (Poate folosi aerobraking) | Tipică (publicată): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLansarea pe orbită: aproximativ 7,8 km/s viteză orbitală plus pierderile datorate gravitației și rezistenței aerului. |
| Orbita joasă a Pământului (200 km) | Orbita de transfer geostaționară | 2,45 km/s | 2,45 km/s (Poate folosi aerobraking) | Calculat (ideal): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Orbita de transfer geostaționară | Orbita geostaționară | 1,48 km/s | 1,48 km/s | Calculat (ideal): Hohmann apogee burn, no plane changeDe la un loc de lansare aflat departe de ecuator, schimbarea înclinării orbitei adaugă câteva sute de metri pe secundă. |
| Orbita joasă a Pământului (200 km) | Evadare de pe Pământ | 3,22 km/s | 3,22 km/s (Poate folosi aerobraking) | Calculat (ideal): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Orbita joasă a Pământului (200 km) | Transferul pe Lună | 3,13 km/s | 3,13 km/s (Poate folosi aerobraking) | Calculat (ideal): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Transferul pe Lună | Orbita lunară joasă (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | Calculat (ideal): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Orbita lunară joasă (100 km) | Suprafața Lunii | 1,63 km/s | 1,63 km/s | Calculat (ideal): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Orbita joasă a Pământului (200 km) | Transfer pe Marte | 3,61 km/s | 3,61 km/s (Poate folosi aerobraking) | Calculat (ideal): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Transfer pe Marte | Orbita joasă a lui Marte (300 km) | 2,09 km/s (Poate folosi aerobraking) | 2,09 km/s | Calculat (ideal): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Orbita joasă a lui Marte (300 km) | Suprafața lui Marte | 0 km/s (Poate folosi aerobraking) | 4,1 km/s | Tipică (publicată): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesAterizarea folosește în cea mai mare parte atmosfera (scut termic și parașute); ascensiunea înapoi pe orbită este valoarea tipică publicată. |
| Orbita joasă a Pământului (200 km) | Asteroid din apropierea Pământului (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (Poate folosi aerobraking) | Calculat (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 |
| Orbita joasă a Pământului (200 km) | Orbita lui Ceres | 9,48 km/s | 9,48 km/s (Poate folosi aerobraking) | Calculat (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 |
Instrumentele și lecțiile folosesc modele simplificate doar pentru învățare, nu trebuie folosite pentru navigație, planificarea misiunii sau orice decizie operațională. Certificatele sunt gratuite și neacreditate. Citiți declarația de declinare a responsabilității privind conținutul educațional