Harta Delta-v
Sa ndryshim në shpejtësi duhet për të lëvizur midis Tokës, orbitës, Hënës, Marsit dhe asteroideve.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Harta Delta-v
Çfarë është kjo? Një hartë e udhëtimeve në hapësirë. Çdo vijë është një pjesë e një udhëtimi, dhe numri i saj tregon se sa shpejtësia e anijes duhet të ndryshojë për të fluturuar atë pjesë. Shto këmbët dhe do të marrësh buxhetin e karburantit të udhëtimit.
Si ta përdorësh: Zgjidh një fillim dhe një destinacion: prek dy pika në hartë, përdor menunë Nga dhe Deri, ose shtyp një nga butonat e udhëtimit. Rruga ndriçohet dhe paneli i buxhetit të karburantit shtohet për çdo kthesë.
Buxheti i karburantit për këtë udhëtim
Totali delta-v
Shko anash për të parë hartën e plotë.
Vlera janë një drejtim, ideal impulsive manevrave përveç nëse të shënuara tipike misionet reale shtohen humbje dhe ndryshime avioni.
Provoje këtë.
- Shtyp "Në orbitë" për të shkuar nga sipërfaqja e Tokës në orbitën e ulët të Tokës.Shënim: Ky hap i parë kushton 9.4 km/s. Duke ecur nga orbita deri në sipërfaqen e Hënës kushton vetëm rreth 5.6 km/s më shumë.
- Shtyp "Në Hënë", pastaj "Në Mars" dhe krahaso totalet.Shënim: Ato janë pothuajse të njëjta: rreth 15.0 dhe 15.1 km/s, edhe pse Marsi është gjithnjë më shumë se njëqind herë më larg se Hëna. Marsi ka ajër për të frenuar kur ulet; Hëna nuk ka asgjë, kështu që çdo ngadalësim kushton karburant.
- Planifiko një udhëtim nga sipërfaqja e Marsit në sipërfaqen e Tokës.Shënim: Këmba e fundit, poshtë në sipërfaqen e Tokës, kushton 0 km/s: ajri i Tokës dhe një mburojë nxehtësie bëjnë frenimin, ashtu siç bënë për çdo ekip të Apollo. Ngjitja nga Marsi ende kushton rreth 4.1 km/s.
- Shtyp "Në orbitën gjeostacionare" dhe krahaso me të shkuarit nga orbita e ulët e Tokës në orbitën e ulët hënore.Shënim: Arritja në orbitën e lartë ku satelitët TV dhe të motit qëndrojnë kushton rreth të njëjtën si arritja në orbitë rreth Hënës: rreth 3.9 km / s nga orbita e ulët e Tokës në të dy rastet.
Idetë pas saj
Çfarë është delta-v?
Mendoni për një udhëtim me makinë. Shtoni çdo herë që shpejtoni dhe çdo herë që frenoni: kjo total është delta-v juaj. Në hapësirë nuk ka rrugë ku të shtyheni dhe as frena, kështu që çdo ndryshim i shpejtësisë, lart apo poshtë, duhet të vijë nga motori i raketës, dhe çdo pjesë e saj kushton karburant.
Pse të dalësh në orbitë është hapi më i vështirë?
Të jesh në orbitë nuk do të thotë të jesh lart. Do të thotë të shkosh anash aq shpejt sa që vazhdon të bie rreth Tokës në vend që të bjerësh brenda saj. Pikërisht mbi ajër kjo do të thotë rreth 7.8 km/s (rreth 28,000 km/orë), një herë rreth planetit për rreth 90 minuta. Në rrugën e lartë një raketë gjithashtu humbet rreth 1.5 deri në 2 km/s duke luftuar gravitetin dhe shtytjen e ajrit (rrotullimi i Tokës jep pak prapa), kështu që ky hap kushton rreth 9.4 km/s.
Pse është ulja në Mars më e lirë se sa ulja në Hënë?
Marsi ka një atmosferë të hollë. Një aeroplan i uljes e godet atë ajër me shpejtësi të lartë dhe mburoja e tij termike e kthen shpejtësinë në ngrohje; parashutat dhe një djegie e shkurtër rakete në fund bëjnë pjesën tjetër. Kështu që harta numëron 0 km/s karburant rakete për uljen në Mars, por 1.63 km/s për hënën pa ajër, ku motorët duhet të bëjnë të gjitha frenimet. Të largohesh nga Marsi është një histori tjetër: ngjitja përsëri në orbitë kushton rreth 4.1 km/s.
Çfarë është frenimi aerodinamik?
Përdorimi i ajrit të planetit si frenë e lirë. Një anije kozmike zhytet në pjesën e lartë të atmosferës, ngadalësimi e ngadalëson atë dhe ruan karburantin që do të digjej përndryshe. Në vitin 2006 NASA Mars Reconnaissance Orbiter e zvogëloi orbitën e saj në këtë mënyrë, me qindra zhytje nëpër ajër të lartë të Marsit gjatë rreth pesë muajve.
Pse çdo km/s ka rëndësi kaq shumë?
Një raketë duhet të mbajë karburantin e saj, dhe ai karburant duhet të shtyhet gjithashtu. Kështu që çdo km/s shtesë kërkon më shumë karburant se paraardhësi. Kjo është arsyeja pse Saturn V që dërgoi astronautët në Hënë peshonte gati 3000 ton kur u lëshua, shumica e tyre me propellant.
Burime: këmbët e kompjuterizuara përdorin formula standarde të orbitës me dy trupa me NASA/JPL planet data (scripts/build-deltav.mjs); këmbët tipike nga artikulli i buxhetit të Delta-v në Wikipedia dhe referencat e tij të cituara. Saturn V masa e nisjes: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter frenimi aerodinamik: NASA/JPL.
Thuaj "delta vee". Do të thotë "ndryshim në shpejtësi": sa duhet të përshpejtojë, ngadalësojë apo ndryshojë drejtimin një anije kozmike. Kjo funksionon si një buxhet karburanti për një udhëtim, i matur në kilometra për sekond (km/s).
Më shumë në fjalor →Rruga e diçkaje që vazhdon të bjerë rreth një planeti apo ylli pa e goditur atë, sepse po lëviz anash mjaftueshëm shpejt.
Më shumë në fjalor →Një orbitë pak mbi ajër, disa qindra kilometra lart.Stacioni Ndërkombëtar i Hapësirës fluturon atje, duke bërë një rreth Tokës në rreth 90 minuta.
Një orbitë e lartë, 35.786 km mbi ekuator, ku një udhëtim rreth Tokës merr aq sa një rrotullim i Tokës (pak më pak se 24 orë).
Një orbitë e zgjatur që shkonte nga një vend në tjetrin si një rrugë autostrade, ti vetëm kalon nëpër të, nuk qëndron aty.
Përdorimi i ajrit të planetit si frenë e lirë anija zhytet në pjesën e lartë të atmosferës dhe shtytja e ajrit e ngadalëson atë, duke kursyer karburant çmimi është nxehtësia, kështu që ka nevojë për një mburojë të ngrohët ose shumë kalime të butë.
Mënyra më e mirë për të kursyer karburant për të lëvizur midis dy orbitave rrethore: një shtytje për të filluar një rrugë oval që vetëm prek orbitën e re, dhe një shtytje e dytë kur të arrish atje.
Më shumë në fjalor →Tabela e të dhënave (alternative tekst)
| Nga | Dy | → | ← | Si u bë |
|---|---|---|---|---|
| Sipërfaqja e Tokës | Orbita e ulët tokësore (200 km) | 9,4 km/sek. | 0 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | tipike (publikuar): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesNisje në orbitë: rreth 7.8 km/s shpejtësi orbitale plus humbjet për gravitetin dhe shtytjen e ajrit. |
| Orbita e ulët tokësore (200 km) | Orbita gjeostacionare e transferimit | 2,45 km/sek. | 2,45 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | e llogaritur (ideale): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Orbita gjeostacionare e transferimit | Orbita gjeostacionare | 1,48 km/sek. | 1,48 km/sek. | e llogaritur (ideale): Hohmann apogee burn, no plane changeNga një vend lëshimi larg nga ekuatori, gjithashtu duke ndryshuar përkuljen e orbitës shton disa qindra metra në sekond. |
| Orbita e ulët tokësore (200 km) | Toka ikën | 3,22 km/sek. | 3,22 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | e llogaritur (ideale): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Orbita e ulët tokësore (200 km) | Transfero në Hënë | 3,13 km/sek. | 3,13 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | e llogaritur (ideale): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Transfero në Hënë | Orbita e ulët hënore (100 km) | 0,82 km/sek. | 0,82 km/sek. | e llogaritur (ideale): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Orbita e ulët hënore (100 km) | Sipërfaqja e hënës | 1,63 km/sek. | 1,63 km/sek. | e llogaritur (ideale): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Orbita e ulët tokësore (200 km) | Transfero në Mars | 3,61 km/sek. | 3,61 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | e llogaritur (ideale): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Transfero në Mars | Orbita e ulët e Marsit (300 km) | 2,09 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | 2,09 km/sek. | e llogaritur (ideale): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Orbita e ulët e Marsit (300 km) | Sipërfaqja e Marsit | 0 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | 4,1 km/sek. | tipike (publikuar): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesUlja kryesisht përdor atmosferën (mburojë nxehtësie dhe parashuta); ngjitja në orbitë është vlera e publikuar tipike. |
| Orbita e ulët tokësore (200 km) | Asteroidi i afërt me Tokën (Bennu) | 4,11 km/sek. | 4,11 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | e llogaritur (ideale): 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 e ulët tokësore (200 km) | Ceres orbit | 9,48 km/sek. | 9,48 km/sek. (Mund të përdorë frenimin aerodinamik) | e llogaritur (ideale): 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 |
Instrumentet dhe mësimet përdorin modele të thjeshta vetëm për të mësuar. Ato nuk duhet të përdoren për navigim, planifikimin e misioneve apo ndonjë vendim operacional. Çertifikatat janë falas dhe jo të akredituara. Lexo përmbajtjen edukative të mospërgjegjshmërisë