Delta-v ramani
Ni kiasi gani cha mabadiliko katika kasi inachukua kusonga kati ya Dunia, obiti, Mwezi, Mars na asteroidi.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v ramani
Ni nini hiki? Ramani ya safari za anga. Kila mstari ni miguu moja ya safari, na idadi yake inaeleza jinsi gani chombo cha anga kinapaswa kubadili kasi yake ili kukimbia kwa miguu hiyo.
Jinsi ya kutumia: Chagua kuanza na marudio: bonyeza dots mbili juu ya ramani, kutumia kutoka na kwa menyu, au bonyeza moja ya vifungo safari. njia mwanga up na mafuta bajeti bar huongeza kila mguu.
Bajeti ya mafuta kwa ajili ya safari hii
Jumla delta-v
Piga upande kuona ramani nzima.
Maadili ni njia moja, bora impulsive manoeuvres isipokuwa alama kawaida. Misheni halisi kuongeza hasara na mabadiliko ya ndege.
Jaribu hii
- Kutoka kwenye uso wa dunia hadi katika obiti ya chini ya dunia.Taarifa: That first step costs 9.4 km/s. Going on from orbit all the way to the Moon's surface costs only about 5.6 km/s more.
- Kutoka hapo, "Mwezi" na "Jua" huonekana kwa pamoja.Taarifa: Ni karibu sawa: kuhusu 15.0 na 15.1 km / s, ingawa Mars ni daima zaidi ya mara mia mbali kuliko mwezi. Mars ina hewa kwa breki na wakati wewe kuondoka; Mwezi hana, hivyo kila kidogo ya polepole chini gharama mafuta.
- Mpango wa safari kutoka Mars uso nyuma kwa uso wa Dunia.Taarifa: Mguu wa mwisho, chini ya uso wa Dunia, gharama 0 km / s: hewa ya dunia na kinga ya joto kufanya breki, kama walifanya kwa kila timu ya Apollo. Kupanda nje ya Mars bado gharama takriban 4.1 km / s.
- Kubonyeza "Kuelekea geostationary obiti" na kulinganisha na kwenda kutoka chini ya Dunia orbit kwa chini mwezi orbit.Taarifa: Kufikia obiti ya juu ambapo TV na satellites hali ya hewa kukaa gharama kuhusu sawa kama kufikia obiti karibu mwezi: kuhusu 3.9 km / s kutoka chini ya dunia orbit katika kesi zote mbili.
Mawazo nyuma yake
Ni nini delta-v?
Kufikiria safari ya barabara. Kuongeza kila wakati wewe kasi juu na kila wakati wewe breki: kwamba jumla ni yako delta-v. Katika anga hakuna barabara ya kushinikiza dhidi na hakuna breki, hivyo kila mabadiliko ya kasi, juu au chini, ina kuja kutoka injini roketi, na kila kidogo cha gharama ya mafuta.
Kwa nini ni kupata orbit hatua ngumu zaidi?
Kuwepo katika obiti siyo juu. Ni kuhusu kwenda upande kwa kasi sana kwamba unaendelea kuanguka karibu na Dunia badala ya kuingia ndani yake. Juu tu ya hewa hiyo ina maana takriban km 7.8 / s (takriban km 28,000 / h), mara moja kuzunguka sayari katika dakika 90. Katika njia ya juu roketi pia hupoteza takriban km 1.5 hadi 2 / s kupigana na gravity na upinzani wa hewa (uzunguko wa dunia inatoa kidogo nyuma), hivyo hatua hii moja gharama takriban km 9.4 / s.
Kwa nini ni kuteremka kwenye Mars nafuu kuliko kuteremka kwenye mwezi?
Mars ina anga nyembamba. Ndege ya kutua hugonga hewa hiyo kwa kasi kubwa na kinga yake ya joto hubadili mwendo kuwa joto; parachutes na roketi fupi inayowaka mwishoni hufanya mengine yote. Hivyo ramani inahesabu km/s 0 za mafuta ya roketi kwa ajili ya kutua kwenye Mars, lakini km/s 1.63 kwa mwezi usio na hewa, ambapo injini lazima zifanye breki zote. Kuondoka Mars ni hadithi nyingine: kupanda tena kwenda katika obiti kunagharimu takriban km/s 4.1.
Ni nini aerobraking?
Kutumia hewa ya sayari kama breki huru. Ndege ya angani inaingia katika sehemu nyembamba ya juu ya anga, kusukuma kwa kasi, na huokoa mafuta ambayo ingekuwa ikiungua. Mwaka 2006 NASA's Mars Reconnaissance Orbiter ilipunguza obiti yake kwa njia hii, kwa mamia ya kuingia kupitia hewa ya juu ya Mars kwa takriban miezi mitano.
Kwa nini kila km / s ni muhimu sana?
Roketi inachukua mafuta yake mwenyewe, na kwamba mafuta yanahitaji kusukuma pamoja pia. Hivyo kila km / s ziada inahitaji mafuta zaidi kuliko ile ya awali. Hiyo ndiyo sababu Saturn V ambayo ilituma wasafiri angani kwa mwezi ilikuwa na uzito wa karibu tani 3,000 wakati wa kutolewa, wengi wao ni propeller.
Maelezo: miguu ya kuhesabu kutumia kiwango cha mbili-kiwili orbit formulas na NASA/JPL sayari data (scripts/kujenga-deltav.mjs); kawaida miguu kutoka Delta-v bajeti makala juu ya Wikipedia na marejeo yake alinukuliwa. Saturn V kuanza uzito: NASA. Mars Reconnaissance Orbiter aerobraking: NASA/JPL.
Sema "delta vee". Ina maana ya "badilika katika kasi": ni kiasi gani chombo cha angani lazima kuharakisha, polepole chini au mabadiliko ya mwelekeo. Inafanya kazi kama bajeti ya mafuta kwa ajili ya safari, kupimwa katika kilomita kwa sekunde (km / s).
Zaidi katika kamusi →Njia ya kitu ambacho huendelea kuanguka karibu na sayari au nyota bila kugonga kamwe, kwa sababu ni kusonga sideways haraka sana.
Zaidi katika kamusi →Orbit tu juu ya hewa, kilomita mia kadhaa juu. International Space Station ndege huko, kwenda mara moja pande zote Dunia katika dakika 90.
Orbit juu, 35,786 km juu ya ikweta, ambapo safari moja duniani inachukua muda mrefu kama moja kuzunguka dunia (baada tu ya masaa 24). Satelaiti kuna inaonekana kuwa hang bado katika anga, ambayo ni kwa nini TV na satellite hali ya hewa kutumia.
Ni njia ya mviringo iliyotumika kwenda kutoka mahali moja hadi jingine, kama barabara kuu inayosonga. Unapita tu; hukaa huko.
Kutumia hewa ya sayari kama breki bure. spacecraft dips katika juu nyembamba ya anga na hewa kuvuta inapunguza, kuokoa mafuta. bei ni joto, hivyo inahitaji kinga joto au wengi mwepesi kupita.
Njia ya kuokoa mafuta zaidi ya kusonga kati ya orbits mbili mviringo: moja kushinikiza kuanza njia ovale kwamba tu kugusa orbit mpya, na kushinikiza pili wakati unapata huko.
Zaidi katika kamusi →meza data (nakala mbadala)
| Kutoka | Kwa | → | ← | Jinsi ilikuwa kazi nje |
|---|---|---|---|---|
| uso wa dunia | Dunia ya chini orbit (200 km) | km 9.4 kwa kila sekunde | km 0 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | kawaida (ilichapishwa): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesKuanzisha orbit: kuhusu 7.8 km / s ya kasi orbit plus hasara kwa gravity na hewa drag. |
| Dunia ya chini orbit (200 km) | Geostationary kuhamisha orbit | km 2.45 kwa kila sekunde | km 2.45 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | mahesabu (ideal): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Geostationary kuhamisha orbit | Obiti ya Dunia | km 1.48 kwa kila sekunde | km 1.48 kwa kila sekunde | mahesabu (ideal): Hohmann apogee burn, no plane changeKutoka mahali pa kurushwa mbali na ikweta, pia mabadiliko ya mwelekeo wa obiti huongeza mita mia kadhaa kwa sekunde. |
| Dunia ya chini orbit (200 km) | Dunia kutoroka | km 3.22 kwa kila sekunde | km 3.22 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | mahesabu (ideal): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Dunia ya chini orbit (200 km) | Kuhamisha kwa mwezi | km 3.13 kwa kila sekunde | km 3.13 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | mahesabu (ideal): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Kuhamisha kwa mwezi | Chini mwezi orbit (100 km) | km 0.82 kwa kila sekunde | km 0.82 kwa kila sekunde | mahesabu (ideal): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Chini mwezi orbit (100 km) | Mwezi uso | km 1.63 kwa kila sekunde | km 1.63 kwa kila sekunde | mahesabu (ideal): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Dunia ya chini orbit (200 km) | Kuhamisha kwa Mars | km 3.61 kwa kila sekunde | km 3.61 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | mahesabu (ideal): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Kuhamisha kwa Mars | Chini ya Mars orbit (300 km) | km 2.09 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | km 2.09 kwa kila sekunde | mahesabu (ideal): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Chini ya Mars orbit (300 km) | Mars uso | km 0 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | km 4.1 kwa kila sekunde | kawaida (ilichapishwa): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesKuteremka kwa kawaida hutumia angahewa (kinga ya joto na parachute); kupanda tena kwenye obiti ni thamani ya kawaida iliyochapishwa. |
| Dunia ya chini orbit (200 km) | Near-Earth asteroid (Bennu) | km 4.11 kwa kila sekunde | km 4.11 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | mahesabu (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 |
| Dunia ya chini orbit (200 km) | Orodha ya milima | km 9.48 kwa kila sekunde | km 9.48 kwa kila sekunde (unaweza kutumia aerobraking) | mahesabu (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 |
Vifaa na masomo kutumia mifano rahisi kwa ajili ya kujifunza tu. Hawapaswi kutumika kwa ajili ya urambazaji, mipango ya kazi au uamuzi wowote wa uendeshaji. Shahada ni bure na si-kuheshimiwa. Soma maudhui ya elimu kutowajibika