தப்பிச் செல்லும் வேகம்

ஒரு பந்து போட்டு அது திரும்பி வருகிறது. அது போதுமான கடினமாக எறியவும் இது இல்லை. பூமியில், அந்த வேகம் 11.2 கிலோமீட்டர் ஒவ்வொரு நொடியும், அதை அடைய ஏன் ராக்கெட்டுகள் மிகப்பெரிய உள்ளது.

போதுமான வேகமாக, மற்றும் ஒரு எறிந்த பொருள் திரும்ப வராது.

பார்

ஒரு பந்து மேல் எறி மற்றும் அது மீண்டும் கீழே வருகிறது. வேகமாக எறி, அது மீண்டும் விழும் முன் உயர்ந்து செல்கிறது. அது திரும்பி வராது என்று மிகவும் வேகமாக ஒரு வேகம் உள்ளது?

ஆமாம். இது வெளியேறும் வேகம் (escape velocity) எனப்படும். குறைந்தது என்று வேகமாக போ, நீங்கள் கீழே மெதுவாக ஏதும் இல்லை, மற்றும் புவிஈர்ப்பு உங்களை திரும்ப இழுக்க முடியாது.

உலகம்	மண்ணிலிருந்து வெளியேறும் வேகம்
சந்திரன்	2.4 கிமீ/விநாடி
செவ்வாய்	5.0 கிமீ/விநாடி
பூமி	11.2 கிமீ/வி
வியாழன்	59.5 கிலோமீட்டர்/விநாடி
சூரியன்	617.6 கிலோமீட்டர்/விநாடி

சந்திரனின் வெளியேறும் வேகம் பூமியின் ஒரு நான்கில் ஒரு பங்குக்கு குறைவாக உள்ளது. விண்வெளிக்கு ஏவுகணைகளை அனுப்புவதற்கு சந்திரனை பயன்படுத்திக் கொள்ளலாம் என்பதற்கான காரணம் இதுதான்.

சந்திரனின் வளிமண்டலத்தில், இது மிகவும் குறைந்த அளவில் உள்ளது. படிப்பில் காட்டப்பட்டுள்ள எஸ்கேப் வேகத்திற்கு கீழே மற்றும் மேலேயுள்ள வேகங்களை முயற்சிக்கவும்.

புரிந்துகொள்

உடல் இயக்க ஆற்றல் போதுமானது ஈர்ப்பு “குழி” முழுவதும் வெளியே ஏறும்போது தப்பிக்க நடக்கிறது. இயங்கு ஆற்றலை முடிவில்லாத அளவிற்கு எரிபொருள் தேவைக்கு சமமாக அமைக்கவும்:

½ v² = μ / r  ⇒  v_ escape = √(2μ / r)

வட்ட வேகத்துடன் ஒப்பிடவும் √(μ/r): வெளியேறும் வேகம் எப்போதும் √2 ≈ 1.414 times அதே தூரத்தில் வட்ட வேகத்தை விட அதிகமாகும்.

இரண்டு முக்கியமான விஷயங்கள்:

1. இது உங்கள் நிறையைப் பொறுத்தது அல்ல. ஒரு கற்க்கும் விண்கலத்திற்கும் ஒரே வேகம் தேவைப்படுகிறது. (இந்த விண்கலம் நிச்சயமாக அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.)
2. நீங்கள் எங்கு தொடங்குகிறீர்கள் என்பதைப் பொறுத்து. வெளியில் சென்றால், r பெரியதாகவும் வெளியேறுவது எளிதாகவும் இருக்கும். நிலவின் நிலையான சுற்றுப்பாதை உயரத்தில் இருந்து, பூமியின் வெளியேறும் வேகம் 4.3 கிலோமீட்டர் / வினாடி மட்டுமே ஆகும்.

வானூர்திகள் உண்மையில் பூமியில் 11.2 கிமீ / செ வரை எப்போதும் தீ வைக்காது. இவை தங்கள் ஈரப்பதத்தைத் தக்க வைத்துக் கொள்ளும் போது, அவற்றின் வடிவம் மாறுபடுகிறது. தப்பிச் செல்லும் வேகம் என்பது ஒரு இயந்திரமற்ற பொருளுக்கு தேவைப்படும் வேகம், அதாவது கன்னன் பந்து.

மாஸ்டர்

குறிப்பிட்ட கதிரியக்க ஆற்றல் ε = v²/2 − μ/r, இழப்பு ε ≥0என்று பொருள்படும். ε =0இல் சரியாக, பாதை ஒரு பரவளையமாகும் மற்றும் வேகம் முடிவில்லாத அளவில் சுழற்சியில் உள்ளது. அதை விட வேகமாக, பாதை ஒரு ஹைபர்போலா மற்றும் பொருள் ஒரு மீதமுள்ள வேகத்தை நீண்ட தூரத்தில் வைத்திருக்கிறது, ஹைபர்போலிக் அதிக வேகம் v∞:

v² = v∞² + v_ escape²,   C₃ = v∞²

விண்வெளிப் பயண திட்டமிட்டவர்கள் ஏவுதலின் ஆற்றலை C₃ (km²/s²) எனக் குறிப்பிடுகின்றனர். செவ்வாய் கிரகப் பயணத்திற்கு, விண்ணில் இருந்து வெளியேறும் போது v∞ 2.9 km/s ஆகும், எனவே C₃ ≈ 8.7 km²/s².

இந்த உறவு விண்வெளிப் பயணத்தில் மிகவும் பயன்தரும் விளைவுகளில் ஒன்றை மறைத்துவிடுகிறது, Oberth effect: ஒரு ஈர்ப்பு விசையில் ஆழமாக எரிவது, நீங்கள் ஏற்கனவே வேகமாக நகர்ந்து கொண்டிருப்பதால், அதே வெப்பத்தை நீண்ட தூரத்தில் செய்ததை விட அதிக v∞ வாங்குகிறது. பூமியைச் சுற்றி 200 கிமீ தொலைவில் உள்ள ஒரு நிறுத்தப்பட்ட கதிரியக்கப் பாதையில் (சுற்று வேகம் 7.78 கிமீ/விநாடி, வெளியேறும் வேகம் 11.0 கிமீ/விநாடி), v∞ = 2.9 கிமீ/வினாடி அடைய வெறும் 3.6 கிமீ/வினாடி எஞ்சின் எரிதல் தேவைப்படுகிறது, 3.2 + 2.9 = 6.1 கிமீ/வினாடி அல்ல. டெல்டா-வி வரைபடம் குறைந்த பூமி சுற்றுப்பாதையிலிருந்து ஒவ்வொரு விலகலுக்கும் இதைப் பயன்படுத்துகிறது.