ทำแผนภูมิแบบ Delta- v
ความเร็วที่เปลี่ยนแปลงไปเท่าไหร่ ระหว่างโลก วงโคจร ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และดาวเคราะห์เล็ก
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
ทำแผนภูมิแบบ Delta- v
นี่มันอะไรกัน แผนที่การเดินทางอวกาศ ทุกเส้นเป็นส่วนหนึ่งของการเดินทาง และตัวเลขบอกว่ายานอวกาศต้องเปลี่ยนความเร็วเท่าไหร่ เพื่อที่จะบินไปในส่วนนั้น
ใช้ยังไง: เลือกจุดเริ่มต้นและจุดหมายปลายทาง: คลิกที่จุดสองจุดบนแผนที่, ใช้เมนู From และ To หรือกดปุ่มหนึ่งในปุ่มการเดินทาง เส้นทางจะสว่างขึ้น และแถบงบประมาณเชื้อเพลิงจะรวมกันเป็นระยะเวลาของแต่ละช่วง
งบประมาณสำหรับเดินทางครั้งนี้
ค่ารวมของ delta- v
คลิกขวาเพื่อดูแผนที่
ค่าเป็นทางเดียว, การท่องเทียมที่สมบูรณ์แบบ เว้นแต่จะถูกระบุว่าเป็นปกติ
ลองนี่สิ
- กด "ไปยังวงโคจร" เพื่อไปจากพื้นผิวโลกไปยังวงโคจรต่ำของโลกข้อความ: ก้าวแรกนั้นใช้เวลา 9.4 กิโลเมตรต่อวินาทีไปจากวงโคจรไปยังพื้นผิวของดวงจันทร์ ใช้เวลาเพียงแค่ประมาณ 5.6 กิโลเมตรต่อวินาที
- กด "ไปดวงจันทร์" แล้วก็ "ไปดาวอังคาร" และเปรียบเทียบจำนวนทั้งหมดข้อความ: มันเกือบจะเหมือนกัน: ประมาณ 15.0 และ 15.1 กิโลเมตรต่อวินาที แม้ว่าดาวอังคารจะอยู่ห่างจากดวงจันทร์มากกว่าร้อยเท่าเสมอ ดาวอังคารมีอากาศที่จะใช้เบรกเมื่อคุณลงจอด แต่ดวงจันทร์ไม่มี ดังนั้นทุกๆ การชะลอตัวก็ต้องใช้เชื้อเพลิง
- วางแผนการเดินทางจากพื้นผิวดาวอังคารกลับไปยังพื้นผิวโลกข้อความ: ขาสุดท้ายลงไปยังพื้นผิวโลก, มีค่าใช้จ่าย 0 กิโลเมตรต่อวินาที: อากาศของโลกและกองทัพความร้อนทำการเบรก, เช่นเดียวกับพวกเขาทำสำหรับทุกคนในทีมอะพอลโลการปีนจากดาวอังคารยังคงใช้เวลาประมาณ 4.1 กม./วินาที
- กด "ไปยังวงโคจรจักรวาล" และเปรียบเทียบกับการเดินทางจากวงโคจรโลกต่ำไปยังวงโคจรดวงจันทร์ต่ำข้อความ: การไปถึงวงโคจรสูงที่ดาวเทียมโทรทัศน์และสภาพอากาศนั่งมีค่าใช้จ่ายประมาณเดียวกันกับการไปถึงวงโคจรรอบดวงจันทร์: ประมาณ 3.9 กม./วินาทีจากวงโคจรต่ำของโลกในทั้งสองกรณี
ความคิดเบื้องหลังมัน
เดลต้า-วีคืออะไร
คิดถึงการเดินทางบนถนน เพิ่มทุกครั้งที่คุณเร่งความเร็ว และทุกครั้งที่คุณเบรก ทั้งหมดนั้นคือ delta-v ในอวกาศไม่มีทางที่จะขับและไม่มีเบรค ดังนั้นทุกๆการเปลี่ยนแปลงของความเร็วขึ้นหรือลง ต้องมาจากเครื่องยนต์จรวด
ทำไมการเข้าวงโคจรถึงเป็นขั้นตอนที่ยากที่สุด
การอยู่ในวงโคจรไม่ได้หมายถึงการอยู่สูง มันหมายถึงการไปทางด้านข้างอย่างรวดเร็วจนคุณตกลงมารอบโลกแทนที่จะตกลงมาในนั้น เพียงแค่เหนืออากาศเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าประมาณ 7.8 กิโลเมตรต่อวินาที (ประมาณ 28,000 กิโลเมตร/ ชม.) รอบดาวเคราะห์ครั้งหนึ่งใช้เวลาประมาณ 90 นาที ในระหว่างที่ขึ้นไปบนนั้น จรวดก็จะสูญเสียความเร็วประมาณ 1.5 ถึง2กิโลเมตรต่อวินาทีด้วยแรงดึงดูดและแรงต้านของอากาศ (การหมุนของโลกทำให้เกิดแรงดึงกลับเล็กน้อย) ดังนั้นขั้นตอนนี้ใช้เวลาประมาณ 9.4 กิโลเมตรต่อวินาที
ทำไมการลงจอดบนดาวอังคารถึงถูกกว่าลงจอดบนดวงจันทร์
ดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศบางๆ เครื่องลงจอดจะพุ่งชนอากาศด้วยความเร็วสูง และกองทัพความร้อนของมันจะเปลี่ยนความเร็วนั้นให้เป็นความร้อน ร่มชูชีพและจรวดที่เผาไหม้ในตอนท้ายจะทำส่วนที่เหลือ ดังนั้นแผนที่จะนับค่าเชื้อเพลิงจรวด0กม./ วินาทีสำหรับลงจอดบนดาวอังคาร แต่ 1.63 กม./ วินาทีสำหรับดวงจันทร์ที่ไม่มีอากาศ ซึ่งเครื่องยนต์ต้องทำหน้าที่เบรกทั้งหมด การออกจากดาวอังคารก็เป็นเรื่องอื่น: การขึ้นไปยังวงโคจรใช้เวลาประมาณ 4.1 กม./ วินาที
อะไรคือการบังคับด้วยอากาศ?
ใช้อากาศของดาวเคราะห์เป็นเบรกฟรียานอวกาศตกลงไปในชั้นบรรยากาศ แรงดึงทำให้มันช้าลง และมันประหยัดเชื้อเพลิงIn 2006 NASA's Mars Reconnaissance Orbiter shrank its orbit this way, with hundreds of dips through Mars's upper air over about five months.
ทำไมทุกกิโลเมตร/วินาทีถึงสำคัญนัก
จรวดต้องมีเชื้อเพลิงของมันเอง และเชื้อเพลิงนั้นก็ต้องถูกผลักไปด้วยดังนั้นทุกๆกิโลเมตรต่อวินาทีที่เพิ่มจะต้องใช้เชื้อเพลิงมากกว่าเดิมThat is why the Saturn V that sent astronauts to the Moon weighed nearly 3,000 tonnes at launch, most of it propellant.
ต้นฉบับ: การคำนวณขาใช้สูตรวงโคจรของวัตถุสองตัวมาตรฐานกับ NASA/ข้อมูลดาวเคราะห์ JPL (scripts/build-deltav.mjs); ขาทั่วไปจากบทความงบประมาณ Delta-v ในวิกิพีเดียและอ้างอิงที่อ้างถึงของมัน. มวลการปล่อย Saturn V: NASA. การเบรกทางอากาศของ Mars Reconnaissance Orbiter: NASA/JPL
พูดว่า "delta vee" มันหมายถึง "การเปลี่ยนความเร็ว": ยานอวกาศต้องเร่งหรือชะลอไปเท่าไหร่ หรือเปลี่ยนทิศทางไปเท่าไหร่ มันทำงานเหมือนกับงบประมาณเชื้อเพลิงในการเดินทาง วัดเป็นกิโลเมตรต่อวินาที (km/ s)
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →เส้นทางของบางสิ่ง ที่คอยตกลงมารอบดาวเคราะห์ หรือดาว โดยไม่เคยชนมัน เพราะว่ามันเคลื่อนที่ไปด้านข้างอย่างรวดเร็วพอ
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →วงโคจรที่อยู่เหนือชั้นอากาศ สูงไม่กี่ร้อยกิโลเมตรสถานีอวกาศระหว่างประเทศบินไปที่นั่น รอบโลกครั้งเดียวในประมาณ 90 นาที
วงโคจรสูง 35,786 กิโลเมตรเหนือเส ็ นศูนย์กลาง ที่การเดินทางรอบโลกครั้งหนึ่งใช้เวลาเท่ากับการหมุนของโลก (น้อยกว่า 24 ชั่วโมง) ดาวเทียมที่นี่ดูเหมือนจะยังคงอยู่บนท ้องฟ้า นั่นคือเหตุผลว่าทำไมดาวเทียมโทรทัศน์และสภาพอากาศถึงใช้มัน
วงโคจรที่ยาวใช้ในการเดินทางจากสถานที่หนึ่งไปยังอีกแห่ง เหมือนกับทางหลวงสลับ คุณเพียงแค่ผ่านมันไป คุณไม่อยู่ตรงนั้น
ใช้อากาศของดาวเคราะห์เป็นเบรกฟรี ยานอวกาศจะตกลงไปในชั้นบรรยากาศที่บางและแรงดึงของอากาศจะชะลอมัน ประหยัดเชื้อเพลิง
วิธีการประหยัดเชื้อเพลิงมากที่สุดในการเคลื่อนไหวระหว่างวงโคจรสองวง กดครั้งเดียวเพื่อเริ่มต้นทางรูปไข่ ที่เพียงแค่สัมผัสกับวงโคจรใหม่ และกดครั้งที่สองเมื่อคุณไปถึงที่นั่น
เพิ่มเติมในคำศัพท์ →ตารางข้อมูล (ตัวเลือกข้อความ)
| จาก | นี่ | → | ← | มันเป็นยังไงกัน |
|---|---|---|---|---|
| พื้นผิวโลก | วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | 9.4 กม./วิ | 0 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | แบบทั่วไป (ได้เผยแพร่แล้ว): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesเริ่มโคจรรอบโลก ความเร็วโคจรประมาณ 7.8 กิโลเมตรต่อวินาที บวกกับแรงดึงดูดและแรงต้านของอากาศ |
| วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | วงโคจรย้ายสถานีจอดรถ | 2.45 กม./วิ | 2.45 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| วงโคจรย้ายสถานีจอดรถ | วงโคจรจดจำทิศทาง | 1.48 กม./วิ | 1.48 กม./วิ | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Hohmann apogee burn, no plane changeจากจุดเริ่มต้นที่ห่างไกลจากเส ็ นศูนย์กลาง การเปลี่ยนทิศทางของวงโคจร |
| วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | โลกหนี | 3.22 กม./วิ | 3.22 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Escape speed minus circular speed at 200 km |
| วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | ไปยังดวงจันทร์ | 3.13 กม./วิ | 3.13 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Raise apogee to the Moon's mean distance |
| ไปยังดวงจันทร์ | วงโคจรดวงจันทร์ต่ำ (100 กม.) | 0.82 กม./วิ | 0.82 กม./วิ | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| วงโคจรดวงจันทร์ต่ำ (100 กม.) | พื้นผิวของดวงจันทร์ | 1.63 กม./วิ | 1.63 กม./วิ | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | ไปดาวอังคาร | 3.61 กม./วิ | 3.61 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| ไปดาวอังคาร | วงโคจรดาวอังคารต่ำ (300 กิโลเมตร) | 2.09 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | 2.09 กม./วิ | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| วงโคจรดาวอังคารต่ำ (300 กิโลเมตร) | พื้นผิวดาวอังคาร | 0 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | 4.1 กม./วิ | แบบทั่วไป (ได้เผยแพร่แล้ว): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesการลงจอดส่วนใหญ่ใช้บรรยากาศ (กองทัพความร้อนและร่องรอย); การขึ้นไปยังวงโคจรเป็นค่าที่เผยแพร่โดยทั่วไป |
| วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | ดาวเคราะห์เล็กใกล้โลก (เบนนุ) | 4.11 กม./วิ | 4.11 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | ค่าที่คาดการณ์ไว้: Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| วงโคจรต่ำของโลก (200 กิโลเมตร) | วงโคจรของดาวเซเรส | 9.48 กม./วิ | 9.48 กม./วิ (สามารถใช้ระบบเบรกแบบอากาศ) | ค่าที่คาดการณ์ไว้: 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 |
เครื่องมือและบทเรียนใช้แบบจำลองที่เรียบง่ายเพื่อการเรียนรู้เท่านั้น มันไม่ควรจะถูกใช้ในการนำทาง การวางแผนภารกิจ หรือการตัดสินใจในการปฏิบัติงานใดๆ ใบรับรองเป็นของฟรี และไม่มีการยืนยัน อ่านข้อยกเว้นความรับผิดชอบของเนื้อหาการศึกษา