Delta- v mapa
Koľko zmeny rýchlosti je potrebné na pohyb medzi Zemou, obežnú dráhu, Mesiac, Mars a asteroidy.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta- v mapa
Čo je to? Mapa výletov do vesmíru. Každá čiara predstavuje jeden úsek cesty a jej číslo hovorí, o koľko musí kozmická loď zmeniť svoju rýchlosť, aby preletela tento úsek.Spočítajte si úseky a dostanete rozpočet paliva na cestu.
Ako ho používať: Vyberte si začiatok a cieľ: ťuknite na dve bodky na mape, použite ponuky Z a Do alebo stlačte jedno z tlačidiel cesty.Trasa sa rozsvieti a palivový rozpočet sa pridá ku každej časti.
Rozpočet paliva pre túto cestu
Celková delta-v
Potiahnutím prstom do strán zobrazíte celú mapu.
Hodnoty sú jednosmerné, ideálne impulzívne manévre pokiaľ nie sú označené ako typické.Reálne misie pridávajú straty a zmeny lietadiel.
Vyskúšajte toto
- Stlačte tlačidlo "Na obežnú dráhu" ísť z povrchu Zeme na nízku obežnú dráhu.Poznámka: Prvý krok stojí 9,4 km/s. Cesta z obežnej dráhy až na povrch Mesiaca stojí len o 5,6 km/s viac.
- Stlačte "Na Mesiac", potom "Na Mars" a porovnajte súčty.Poznámka: Sú takmer rovnaké: približne 15,0 a 15,1 km/s, aj keď Mars je vždy viac ako stokrát vzdialený od Mesiaca.Mars má pri pristátí na brzdenie vzduch, Mesiac žiadny nemá, takže každé spomalenie stojí palivo.
- Naplánujte si cestu z povrchu Marsu späť na zemský povrch.Poznámka: The last leg, down to Earth's surface, costs 0 km/s: Earth's air and a heat shield do the braking, as they did for every Apollo crew. Climbing off Mars still costs about 4.1 km/s.
- Stlačte "Na geostacionárnu dráhu" a porovnajte to s prechodom z nízkej obežnej dráhy Zeme na nízku lunárnu dráhu.Poznámka: Dosiahnutie vysokej obežnej dráhy, kde sú umiestnené televízne a meteorologické satelity, stojí približne to isté ako dosiahnutie obežnej dráhy okolo Mesiaca: v oboch prípadoch asi 3,9 km/s z nízkej obežnej dráhy Zeme.
Myšlienky, ktoré za tým stoja
Čo je delta-v?
Predstavte si cestu autom. Spočítajte každé zrýchlenie a každé brzdenie: tento súčet je vaša delta-v. Vo vesmíre nie je cesta, proti ktorej by ste sa tlačili, ani žiadne brzdy, takže každá zmena rýchlosti, hore alebo dole, musí pochádzať od raketového motora a každý kúsok stojí palivo.
Prečo je dostať sa na obežnú dráhu najťažší krok?
Being in orbit is not about being high up. It is about going sideways so fast that you keep falling around Earth instead of into it. Just above the air that means about 7.8 km/s (about 28,000 km/h), once round the planet in about 90 minutes. On the way up a rocket also loses roughly 1.5 to 2 km/s fighting gravity and air drag (Earth's spin gives a little back), so this one step costs about 9.4 km/s.
Prečo je pristátie na Marse lacnejšie ako pristátie na Mesiaci?
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.
Čo je aerobrzdenie?
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.
Prečo je taký dôležitý každý kilometer za sekundu?
Raketa musí mať svoje vlastné palivo a to palivo sa musí tlačiť, takže každý ďalší km/s potrebuje viac paliva ako ten predchádzajúci. Preto raketa Saturn V, ktorá poslala astronautov na Mesiac, vážila pri štarte takmer 3000 ton, väčšinu z toho tvoril pohonný materiál.
Zdroje: vypočítané nohy používajú štandardné dvojtelesové obežné vzorce s NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); typické časti z článku o rozpočte Delta-v na Wikipédii a jeho citované odkazy. NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobraking: NASA- JPL.
Povedzme "delta vee", čo znamená "zmena rýchlosti": o koľko musí kozmická loď zrýchliť, spomaliť alebo zmeniť smer. Funguje to ako rozpočet paliva na cestu, meraný v kilometroch za sekundu (km/s).
Viac v slovníku →Cesta niečoho, čo stále padá okolo planéty alebo hviezdy bez toho, aby ju niekedy zasiahlo, pretože sa pohybuje dostatočne rýchlo.
Viac v slovníku →Obežná dráha tesne nad zemou, niekoľko stoviek kilometrov vysoko, kde sa nachádza Medzinárodná vesmírna stanica, ktorá obieha okolo Zeme raz za približne 90 minút.
A high orbit, 35,786 km above the equator, where one trip round Earth takes as long as one turn of Earth (just under 24 hours). A satellite there seems to hang still in the sky, which is why TV and weather satellites use it.
Natiahnutá dráha, ktorá sa používala na prechod z jedného miesta na druhé, ako diaľničná prirážka, po ktorej len prechádzate, nezostávate tam.
Používaním vzduchu planéty ako voľnej brzdy sa loď ponorí do tenkého vrchného vrstvy atmosféry a odpor vzduchu ju spomalí, čím ušetrí palivo. Cena je teplo, takže potrebuje tepelný štít alebo veľa jemných prechodov.
Najefektívnejší spôsob pohybu medzi dvoma kruhovými obežnými dráhami: jedným stlačením spustíte oválnu dráhu, ktorá sa dotýka novej obežnej dráhy, a druhým stlačením ju dokončíte.
Viac v slovníku →Tabuľka údajov (alternatívny text)
| Od | To | → | ← | Ako to bolo vypracované |
|---|---|---|---|---|
| Povrch Zeme | Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | Typický (publikovaný): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesŠtart na obežnú dráhu: rýchlosť okolo 7,8 km/s plus straty v dôsledku gravitácie a odporu vzduchu. |
| Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | Geostacionárna transferová dráha | 2,45 km/s | 2,45 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | vypočítané (ideálne): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostacionárna transferová dráha | Geostacionárna dráha | 1,48 km/s | 1,48 km/s | vypočítané (ideálne): Hohmann apogee burn, no plane changeZ miesta štartu vzdialeného od rovníka, aj zmena sklonu obežnej dráhy pridáva niekoľko sto metrov za sekundu. |
| Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | Útek na Zem | 3,22 km/s | 3,22 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | vypočítané (ideálne): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | Prenos na Mesiac | 3,13 km/s | 3,13 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | vypočítané (ideálne): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Prenos na Mesiac | Nízka obežná dráha Mesiaca (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | vypočítané (ideálne): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Nízka obežná dráha Mesiaca (100 km) | Povrch Mesiaca | 1,63 km/s | 1,63 km/s | vypočítané (ideálne): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | Prenos na Mars | 3,61 km/s | 3,61 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | vypočítané (ideálne): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Prenos na Mars | Nízka obežná dráha Marsu (300 km) | 2,09 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | 2,09 km/s | vypočítané (ideálne): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Nízka obežná dráha Marsu (300 km) | Povrch Marsu | 0 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | 4,1 km/s | Typický (publikovaný): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesPristávanie využíva hlavne atmosféru (tepelný štít a padáky); výstup späť na obežnú dráhu je uverejnená typická hodnota. |
| Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | Blízkozemská planétka (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | vypočítané (ideálne): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Nízka obežná dráha Zeme (200 km) | Obežná dráha Ceresu | 9,48 km/s | 9,48 km/s (Môže používať aerobrzdenie) | vypočítané (ideálne): 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 |
Nástroje a lekcie používajú zjednodušené modely len na vzdelávanie, nesmú sa používať na navigáciu, plánovanie misií alebo akékoľvek operačné rozhodnutia. Certifikáty sú bezplatné a nie sú akreditované. Prečítajte si vyhlásenie o vzdelávacom obsahu