ఈ పాఠం ఒక Local Solar System ఫౌండేషన్ జట్టు సభ్యునిచే రూపొందించబడింది మరియు ఒక అర్హత కలిగిన సమీక్షకుడు ద్వారా మెరుగుపరచబడవచ్చు. మీరు ఈ అంశమునకు అర్హులారా?
అంతరిక్షం కేవలం 100 కిలోమీటర్ల దూరంలో ఉంది, అనేక మంది ప్రజల ప్రయాణాల కంటే దగ్గరగా ఉంది. అక్కడకి చేరుకోవడం సులభం: శబ్దాన్ని కలిగిన రాకెట్లు కొన్ని నిమిషాల విమానయానంతో అది చేస్తాయి మరియు నేరుగా తిరిగి పడిపోతాయి. అక్కడ నిలబడటం కష్టమైన భాగం. మీరు 7.8 కిలోమీటర్ల / సెకనుల వేగంతో ఉండటానికి అవసరం, మరియు దాదాపు అన్ని రకాల ఇంధనం ఒక రాకెట్ మీద ఖర్చు చేయబడుతుంది.
గొప్పగా నటించడంలో కొన్ని నిమిషాలు పడుతుంది. అధిక వేగంతో వెళ్తున్నప్పుడు, రైలు మొత్తం ఇంధనాన్ని తీసుకుంటుంది.
చూడండి
ఒక ప్రయోగం నాలుగు చర్యలను కలిగి ఉంటుంది:
- కొన్ని సెకన్ల కొరకు, టవర్ మరియు అతి పొడవైన గాలి తొలగించడానికి సరిగ్గా పైకి.
- గరిష్ఠ గురుత్వాకర్షణ మలుపు. ఒక చిన్న తిప్పి, కొన్ని డిగ్రీల, మరియు గరిష్ఠ గురుత్వాకర్షణ మిగిలినది చేస్తుంది: మార్గం దానిని ఎయిర్ ఇంజన్లు దూసుకుపోతుండగా అది స్వయంగా బెండ్ అవుతుంది. ఏ స్పష్టమైన మలుపులు, ఏ వాయు ప్రవాహంలో ఒక పొడవాటి రెక్కలను విచ్ఛిన్నం చేస్తాయి.
- Staging. రెండు మరియు అరగంట తర్వాత మొదటి దశ ఖాళీగా ఉంటుంది మరియు అది పడిపోతుంది. అధికంగా ఊపిరితిత్తుల కణజాలాలు, ఊపిరితిత్తులు ఎక్కువగా పనిచేస్తాయి.
- దాదాపు ఫ్లాట్ పయనిస్తున్నఇది కక్ష్య వేగం చేరుకునే వరకు, భవనం పక్కన వేగాన్ని. ఇంజిన్ ఆఫ్ ఆఫ్. ఈ అంతరిక్ష నౌక కక్ష్యలో ఉంది, ప్రతి 88 నిమిషాలు లేదా అలా భూమి చుట్టూ.
తూర్పు దిశగా ప్రయోగించడం సహాయపడుతుంది: భూమి యొక్క స్వంత స్పిన్ విశ్వవిద్యాలయంలో 0.465 కిలోమీటర్ల/సెకను ఉచితాన్ని ఇస్తుంది. అదే కారణంగా చాలా ప్రయోగ కేంద్రాలు తూర్పు వైపు సముద్రాన్ని ఎదుర్కొంటాయి.
అర్థం
పై సిమ్యులేషన్లో, వాహనం గురించి ఖర్చు 9.3 కిలోమీటర్లు/సెకన్ల “డెల్టా-వి” (వేగంతో దాని ఇంజిన్లు అందించవచ్చు మొత్తం మార్పు) యొక్క ఒక వేగం చేరుకోవడానికి 7.8 కిలోమీటర్లు/సెకను 200 కిలోమీటర్ల దూరంలో. ఈ తేడా గ్రహణం నష్టం: క్షిపణి ఇంకా కొంతవరకు పైకి చూపుతూ ఉన్నప్పటికీ, దాని వేగం పెంచడం కంటే దానిని గురుత్వాకర్షణకు వ్యతిరేకంగా మాత్రమే ఉంచుతుందని దీని భాగం సూచిస్తుంది.
నిజమైన క్షిపణులు కూడా వాయు ద్రోణంతో పోరాడతాయి మరియు కొన్ని సామర్థ్యాన్ని నడిపేందుకు కోల్పోతాయి. తక్కువ భూ కక్ష్య కోసం సాధారణంగా పేర్కొన్న బడ్జెట్ 9.3 నుండి 10 కిలోమీటర్లు/సెకను, ఇది సరిపోతుంది.
| సిమ్యులేషన్ లో క్షణం | సమయం | ఎత్తు | వేగము |
|---|---|---|---|
| మొదటి-దశ ఇంజన్ కట్ ఆఫ్ | సుమారు2నిమిషాలు 24 సెకన్లు | 90 కిలోమీటర్లు | 3.0 కిలోమీటర్లు/ సె |
| రెండవ-స్టాప్ కట్ ఆఫ్, కక్ష్యలో | దాదాపు7నిమిషాలు 37 సెకన్లు | 200 కిలోమీటర్లు | 7.8 కిలోమీటర్లు/సెకను |
మొదటి దశ,3కిలోమీటర్లు/సెకను వద్ద కట్ అవుతుండగా, ఇది కక్ష్యకు చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు తిరిగి పడుతుంది (ఫాల్కన్9బూస్టర్లు తరువాత భూమికి తిరిగి వెళ్తాయి).
మాస్టర్
ఈ నమూనాలో ఉన్న అధిక స్థాయి ఒక సాధారణ మూసివేసిన-లూప్ మార్గదర్శక నియమాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ప్రతి క్షణం ఇది ఒక పిచ్ కోణాన్ని θ ఎంచుకొంటుంది కాబట్టి నిలువు త్వరుణం ఎత్తు మరియు ఎగువకు చేరే వేగాన్ని సరిచేస్తుంది:
a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r
మొదటి రెండు పదాలు గురుత్వాకర్షణ తక్కువ “సెంటర్ ఫిగర్” క్షేత్ర వేగం యొక్క ఉపశమనం. v_h వృత్తాకార వేగాన్ని √(μ/r)కు చేరుకున్నప్పుడు, ఆ రెండు రద్దు చేయబడతాయి మరియు స్టేజ్ పాయింట్లు ఫ్లాట్ అవుతాయి. నిజమైన వాహనాలు మరింత శుద్ధి చేసిన పథకాలను ఉపయోగిస్తాయి (ఉదాహరణకు అపోలో-యుగం క్రమానుసార మార్గదర్శకత మోడ్, లేదా స్పేస్ షటిల్ పై శక్తిని కలిగిన స్పష్టమైన మార్గదర్శనం) ప్రోపెల్లెంట్ను తగ్గిస్తుంది, కానీ సిద్ధాంతం ఒకటే.
కక్ష్యలోకి ప్రవేశించడం లక్ష్య ఎత్తులో నిజంగా శూన్యం వెర్టికల్ వేగంతో ముగుస్తుంది, మరియు హరికేన్ వేగం √ (μ/r) కు సమానంగా ఉంటుంది. ఒకటి మిస్ మరియు కక్ష్య ఒక ఎలిప్స్, దాని తక్కువ పాయింట్ తో సాధ్యమైనంత వాతావరణం లోపల.
ప్రయత్నించండి
3D ప్రయోగాన్ని నెమ్మదిగా స్క్రోల్ చేసి రిడౌట్స్ చూడండి. వేగం3కిమీ/ సె కంటే ఎక్కువ అయినప్పుడు ఏ సమయానికి, మరియు ఆ సమయానికి రాకెట్ కు ఏమి జరుగుతుంది? అప్పుడు వేగం పెరుగుతూనే ఉన్నప్పుడు ఎత్తు పెరగడం ఆగిన సమయాన్ని కనుగొనండి.
గ్రేట్. సవాలు నేర్చుకోవడం స్టిక్స్ ఉన్నాయి.
త్వరిత ప్రశ్నపత్రం
3 త్వరిత ప్రశ్నలు. మీరు సరిగ్గా ఉన్నారో చూడటానికి సమాధానం ఎంచుకోండి.
-
ఎందుకు ఒక క్షిపణి పైకి సరిగ్గా పయనించే బదులుగా లిఫ్ట్ ఆఫ్ తరువాత త్వరలో టిల్ట్?
- A మెరుపులు రాకుండా ఉండటానికి
- B ఒక కక్ష్యకు పెద్ద పేజీ వేగం అవసరం; ఎత్తు మాత్రమే సరిపోదు
- C ఎందుకంటే ఇంజన్లు ఎత్తులో బలహీనమైన ఉన్నాయి
- D మొదటి దశలో దిగడానికి
సమాధానము చూపుము
B. ఒక కక్ష్యకు పెద్ద పేజీ వేగం అవసరం; ఎత్తు మాత్రమే సరిపోదు
-
ఒక అంతరిక్ష నౌక ఎలా వేగంగా 200 కిలోమీటర్ల కక్ష్యలో ఉండటానికి పక్కన తరలిపోతుంది?
- A 1.1 కిలోమీటర్లు/సెకను
- B 3 కిమీ/ సె
- C 7.8 కిలోమీటర్లు/సెకను
- D 30 కిమీ/ సె
సమాధానము చూపుము
C. 7.8 కిలోమీటర్లు/సెకను
-
రేడియోలు ఎందుకు ఉపయోగిస్తారు?
- A ప్రతి దశ వివిధ బృందం తోలుటకు సో
- B వారి ఇంధనం పోయింది ఒకసారి భారీ ఖాళీ ట్యాంకులు మరియు ఇంజిన్లు మోసుకుపోవడం ఆపడానికి
- C ఒక ఇంజన్ పునఃప్రారంభించబడలేదు ఎందుకంటే
- D క్షిపణి ఎత్తుగా చేయడానికి
సమాధానము చూపుము
B. వారి ఇంధనం పోయింది ఒకసారి భారీ ఖాళీ ట్యాంకులు మరియు ఇంజిన్లు మోసుకుపోవడం ఆపడానికి ఒక ఖాళీ మొదటి దశ బరువు సుమారు 25 టన్నులు.
వరుస ముగింపు
- పాఠం చదవండి
- సవాలుచేసింది
- ప్రశ్నపత్రం తీసుకున్నాడు
ఈ పరికరమునందు మీ పురోగతి కొరకు దాన్ని దాచటానికి పాఠం పూర్తిగా ఉందని గుర్తుంచుకొనుము.
పాఠం పూర్తి. బాగా చేసావు!
తరువాతి పైకి క్షిపణి సమీకరణము మరియు delta- vఈ పాఠమునందు వున్న పదాలు
మూలాలు
- SpaceX, Falcon 9 vehicle page (masses, thrust)
- SpaceX, Falcon User's Guide (2021)
- NASA Glenn Research Center, Beginner's Guide to Rockets
- H. D. Curtis, Orbital Mechanics for Engineering Students, 4th ed., ch. 13 (rocket vehicle dynamics)
- Wikipedia, Delta-v budget (typical losses to low Earth orbit)
ఈ పాఠం లైసెన్స్ CC BY-SA 4.0.