Delta-v-karta
Hur mycket förändring i hastighet det tar att röra sig mellan jorden, omloppsbana, månen, Mars och asteroiderna.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v-karta
Vad är det här? En karta över rymdresor. Varje linje representerar en etapp av resan, och dess nummer anger hur mycket en rymdsond måste ändra sin hastighet för att flyga den etappen. Lägg ihop delarna och du får resans bränslebudget.
Hur man använder den: Välj en startpunkt och ett resmål: tryck på två punkter på kartan, använd menyerna Från och Till eller tryck på någon av reseknapparna.Rutten tänds och bränslebudgetstången lägger ihop varje etapp.
Bränslebudget för denna resa
Delta-v totalt
Svep åt sidan för att se hela kartan.
Värden är enkelriktade, ideala impulsiva manövrar om de inte markerats typiska. Verkliga uppdrag lägger till förluster och planbyten.
Prova det här
- Tryck på "To orbit" för att gå från jordens yta till låg omloppsbana.Anmärkning: Det första steget kostar 9,4 km/s. Att gå från omloppsbana hela vägen till månens yta kostar bara ca 5,6 km/s mer.
- Tryck på "To the Moon", sedan "To Mars" och jämför summorna.Anmärkning: De är nästan lika stora, cirka 15,0 och 15,1 km/s. Mars ligger alltid mer än hundra gånger längre bort än månen. Mars har luft att bromsa med när man landar, men månen har ingen, så varje liten minskning av hastigheten kostar bränsle.
- Planera en resa från Mars yta tillbaka till jordytan.Anmärkning: Den sista etappen, ner till jordytan, kostar 0 km/s: Jordens luft och en värmesköld gör bromsarna, som de gjorde för alla Apollo-besättningar.Klättra från Mars kostar fortfarande ca 4,1 km/s.
- Tryck på "Till geostationär bana" och jämför det med att gå från låg jordbana till låg månbana.Anmärkning: Att nå den höga omloppsbanan där TV- och vädersatelliterna befinner sig kostar ungefär lika mycket som att nå en bana runt månen: cirka 3,9 km/s från låg omloppsbana i båda fallen.
Tankarna bakom det
Vad är delta-v?
Tänk på en bilresa: Lägg ihop varje gång du accelererar och varje gång du bromsar, så får du delta-v. I rymden finns det ingen väg att köra mot och inga bromsar, så varje hastighetsändring, uppåt eller nedåt, måste komma från raketmotorn, och varje bit av den kostar bränsle.
Varför är det svåraste steget att komma i omloppsbana?
Att vara i omloppsbana handlar inte om att vara högt uppe. Det handlar om att gå åt sidan så fort att du fortsätter falla runt Jorden istället för in i den. Strax ovanför luften betyder det ca 7.8 km/s (ca 28,000 km/h), ett varv runt planeten på ca 90 minuter. På vägen upp förlorar en raket också ungefär 1.5 till 2 km/s i kampen mot gravitationen och luftmotståndet (Jordens rotation ger lite tillbaka), så detta steg kostar ungefär 9.4 km/s.
Varför är det billigare att landa på Mars än på månen?
Mars har en tunn atmosfär. En landar i den luften med hög hastighet och dess värmesköld omvandlar hastigheten till värme; fallskärmar och en kort raketbränna på slutet gör resten. Så kartan räknar 0 km/s av raketbränsle för landning på Mars, men 1,63 km/s för den luftlösa månen, där motorer måste göra all bromsning. Att lämna Mars är en annan historia: att klättra upp igen till omloppsbana kostar ca 4,1 km/s.
Vad är aerobromsning?
Att använda planetens luft som fribroms. En rymdfarkost dyker in i den tunna toppen av atmosfären, vilket saktar ner den och sparar bränsle som annars skulle förbrännas. NASA Mars Reconnaissance Orbiter krympte sin bana på detta sätt 2006, med hundratals dyk genom Mars övre luft under ungefär fem månader.
Varför spelar varje km/s så stor roll?
En raket måste bära sitt eget bränsle och det bränslet måste också skjuta framåt, så varje extra km/s kräver mer bränsle än den föregående. Därför vägde Saturn V som skickade astronauterna till månen nästan 3000 ton vid uppskjutningen, mestadels drivmedel.
Källor: beräknade ben använder standardformler för tvåkroppsbanor med NASA/JPL planetdata (scripts/build-deltav.mjs); typiska ben från artikeln om Delta-v budget på Wikipedia och dess citerade referenser. Saturn V uppskjutningsmassa: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobromsning: NASA/JPL.
Delta vee är en förkortning som betyder "förändring i hastighet" och anger hur mycket en rymdfarkost måste öka eller minska farten eller ändra riktning. Det fungerar ungefär som en bränslebudget för en resa, mätt i kilometer per sekund (km/s).
Mer i ordlistan →Banan för något som fortsätter att falla runt en planet eller stjärna utan någonsin träffa den, eftersom det rör sig i sidled tillräckligt snabbt.
Mer i ordlistan →En bana strax ovanför luften, några hundra kilometer upp, där den internationella rymdstationen flyger runt jorden en gång på cirka 90 minuter.
En hög bana, 35,786 km ovanför ekvatorn, där en resa runt jorden tar lika lång tid som ett varv runt jorden (strax under 24 timmar). En satellit där verkar hänga stilla på himlen, vilket är anledningen till att TV- och vädersatelliter använder den.
En utsträckt bana som brukade ta dig från en plats till en annan, som en motorvägssläpväg, du bara passerar den; du stannar inte kvar där.
Rymdsonden dyker in i den tunna atmosfären och luftmotståndet bromsar ner den, vilket sparar bränsle. Priset är värme, så det krävs en värmesköld eller många försiktiga passeringar.
Det mest bränslesnåla sättet att flytta mellan två cirkulära banor: en tryckning för att starta en oval bana som bara berör den nya banan, och en andra tryckning när du kommer dit.
Mer i ordlistan →Datatabell (textalternativ)
| Från | - Det är... | → | ← | Hur det fungerade |
|---|---|---|---|---|
| Jordens yta | Låg omloppsbana (200 km) | 9,4 km/s | 0 km/s (kan använda aerobromsning) | Typisk (publicerad): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesUppskjutning till omloppsbana: cirka 7,8 km/s i omloppshastighet plus förluster på grund av tyngdkraft och luftmotstånd. |
| Låg omloppsbana (200 km) | Geostationär transferbana | 2,45 km/s | 2,45 km/s (kan använda aerobromsning) | beräknad (idealisk): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostationär transferbana | Geostationär omloppsbana | 1,48 km/s | 1,48 km/s | beräknad (idealisk): Hohmann apogee burn, no plane changeFrån en uppskjutningsplattform långt från ekvatorn ökar också lutningen i omloppsbanan med några hundra meter per sekund. |
| Låg omloppsbana (200 km) | Jorden flykt spel | 3,22 km/s | 3,22 km/s (kan använda aerobromsning) | beräknad (idealisk): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Låg omloppsbana (200 km) | Överföring till månen | 3,13 km/s | 3,13 km/s (kan använda aerobromsning) | beräknad (idealisk): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Överföring till månen | Låg omloppsbana runt månen (100 km) | 0,82 km/s | 0,82 km/s | beräknad (idealisk): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Låg omloppsbana runt månen (100 km) | Månens yta | 1,63 km/s | 1,63 km/s | beräknad (idealisk): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Låg omloppsbana (200 km) | Överföring till Mars | 3,61 km/s | 3,61 km/s (kan använda aerobromsning) | beräknad (idealisk): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Överföring till Mars | Låg omloppsbana runt Mars (300 km) | 2,09 km/s (kan använda aerobromsning) | 2,09 km/s | beräknad (idealisk): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Låg omloppsbana runt Mars (300 km) | Mars yta | 0 km/s (kan använda aerobromsning) | 4,1 km/s | Typisk (publicerad): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesLandning använder mestadels atmosfären (värmesköld och fallskärm); uppstigningen tillbaka till omloppsbana är det publicerade typiska värdet. |
| Låg omloppsbana (200 km) | Jordnära asteroid (Bennu) | 4,11 km/s | 4,11 km/s (kan använda aerobromsning) | beräknad (idealisk): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Låg omloppsbana (200 km) | Ceres omloppsbana | 9,48 km/s | 9,48 km/s (kan använda aerobromsning) | beräknad (idealisk): 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 |
Verktyg och lektioner använder förenklade modeller endast för inlärning, de får inte användas för navigering, uppdragsplanering eller något operativt beslut. Certifikat är gratis och icke-ackrediterade. Läs ansvarsfriskrivningen för utbildningsinnehåll