Ову лекцију је направио члан Local Solar System фондационог тима и може бити побољшана од стране квалификованог рецензента. Да ли сте квалификовани за ову тему? Предложите измену
Ово је најчуденије правило орбиталног лета: да би сустигли, успоравате, а да бисте се уздигли, убрзате, након чега на крају идете спорије. Валтер Хоман, немачки градски инжењер, је 1925. године израчунавао најјефтинији начин да се креће између две кружне орбите. Сваки сателит у геостационарној орбити је доспео тамо користећи његову идеју.
Убрзо се поново враћа у Њујорк, али је већа од њега.
Погледај.
- Burn 1, forwards. Екстра брзина не чини да сателит иде брже око свог круга: она растега круг у елипсу. Најнижа тачка остаје тамо где је дошло до запаљења; даља страна се уздиже на циљну висину.
- Обала. Половину орбите без мотора. Сателит се пење и, као да је лопту бацио нагоре, успорава како иде.
- Спали 2, опет напред. На врху је сада превише споро да остане тамо и падне назад. Други потисак чини орбиту кружном на новој висини.
Од 300 km до геостационарне орбите, две сагоревања се додају на око 3.9 km/s, а путовање траје око 5 сати и 17 минута.
Разумем.
Брзина у било којој тачки орбите долази од vis-viva: v = √(μ(2/r − 1/a)). Хоманов пренос елипсе додирује обе кругове, тако да је његова велика полуоска a_t = (r₁ + r₂)/2.
| радијус (км) | Брзина (км/с) | |
|---|---|---|
| Кружна на 300 км | 6,678 | 7.73 |
| Пренос, ниска тачка | 6,678 | 10.15 |
| Пренос, висока тачка | 42,164 | 1.61 |
| Кружни, геостационарни | 42,164 | 3.07 |
Burn 1 = 10.15 − 7.73 ≈ 2.43 km/s. Burn 2 = 3.07 − 1.61 ≈ 1.47 km/s. Обала је половина периода преносне елипсе: π√(a_t³/μ) ≈ 5,3 сата.
(Стварна геостационарна лансирања такође морају да промене нагиб орбите од географске ширине места лансирања до екватора, што кошта више; лансирање близу екватора штеди гориво.)
Господару.
Δv₁ = √(μ/r₁)·(√(2r₂/(r₁+r₂)) − 1), Δv₂ = √(μ/r₂)·(1 − √(2r₁/(r₁+r₂)))
Хоманов пренос је минимални пренос два импулса између копланарних кружних орбита, све док је r₂/r₁ < 11.94. Изван тог односа би- елиптична Пренос (три изгорења, идући преко циљева прво) кошта мање Δv, по цени много више времена.
Горење на ниској тачки је такође најефикасније место за додавање енергије: Обертов ефекат Дато Δv највише мења орбиталну енергију у областима где се летелица креће најбрже, јер је Де ≈ v·Δv.
Пробај.
Користимо vis-viva да проверимо брзину на врху преноса: μ = 398.600 km³/s², r = 42.164 km, a = 24.421 km. затим је упоредимо са кружном брзином на 42.164 km. разлика је други изгорени.
Извођење је оно што учење држи.
Брзи тест
3 Брза питања. Изаберите одговор да бисте видели да ли сте у праву.
-
Да би се дошло до више кружне орбите, први сагоревање је:
- A Право нагоре
- B Напред, убрзај.
- C Назад, успоравање
- D Бочно, изван орбиталне равни
Прикажи одговор
B. Напред, убрзај.
-
Током обале између два горења, сателит:
- A Убрзава како се пење
- B Успорава се док се пење
- C Задржава исту брзину
- D Зауставља се на врху
Прикажи одговор
B. Успорава се док се пење У зависности од брзине, кинетичка енергија се може заменити са потенцијалном енергијом.
-
Зашто је геостационарна орбита корисна?
- A Најближи је Земљи.
- B Сателит тамо траје један дан у орбити, тако да остаје на истом месту.
- C Тамо нема гравитације.
- D То је најбржа орбита
Прикажи одговор
B. Сателит тамо траје један дан у орбити, тако да остаје на истом месту.
Завршна линија
- Прочитај лекцију
- Урадио изазов
- Положио сам тест.
Означи лекцију као завршену да бисте је сачували у напредак на овом уређају.
Лекција завршена.
Следећи Прозори за лансирање: Пут до МарсаРечи у овој лекцији
Извор
- W. Hohmann, Die Erreichbarkeit der Himmelskörper (1925), NASA technical translation F-44
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 4: Trajectories
- JPL SSD, Astrodynamic parameters
- R. Bate, D. Mueller, J. White, Fundamentals of Astrodynamics (Dover, 1971), ch. 3
Ова лекција је лиценцирана као CC BY-SA 4.0.