Delta-v Haritası
Dünya, yörünge, Ay, Mars ve asteroidler arasında hareket etmek için ne kadar hız değişikliği gerekiyor.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Delta-v Haritası
Bu nedir? Uzay yolculuklarının haritası. Her çizgi bir yolculuğun bir kısmını temsil ediyor ve bu rakam, uzay aracının o kısmı uçmak için hızını ne kadar değiştirmesi gerektiğini gösteriyor.
Nasıl kullanılır?: Başlangıç ve varış noktasını seçin: haritadaki iki noktaya dokunun, "Nereden" ve "Nereye" menülerini kullanın veya yolculuk düğmelerinden birine basın. Rota aydınlatılacak ve yakıt bütçesi çubuğu her bir bölümü toplamaya başlayacaktır.
Bu yolculuk için yakıt bütçesi
Toplam delta-v
Haritayı görmek için yanlara doğru kaydırın.
Değerler tek yönlü, ideal impulsif manevralar tipik olarak işaretlenmediği sürece gerçek görevler kayıpları ve uçak değişikliklerini artırır.
Bunu dene.
- Dünya yüzeyinden düşük Dünya yörüngesine geçmek için "Yörüngeye" tuşuna basın.Not: Bu ilk adım 9.4 km/s maliyeti ile yapılır. Yörüngeden Ay yüzeyine kadar olan süreç sadece 5.6 km/s daha pahalıdır.
- "Ay'a" ve sonra "Mars'a" basın, toplamları karşılaştırın.Not: Neredeyse aynı: yaklaşık 15.0 ve 15.1 km/s, Mars her zaman Ay'dan yüz kat daha uzak olmasına rağmen. Mars'ın iniş yaptığınızda frenleyecek havası var; Ay'ın hiç yok, bu yüzden her bir yavaşlama yakıt harcamasına mal oluyor.
- Mars yüzeyinden Dünya yüzeyine bir yolculuk planla.Not: Dünya yüzeyine inen son adım saniyede 0 km'ye mal oluyor: Dünya'nın havası ve bir ısı kalkanı frenlemeyi yapıyor, her Apollo mürettebatında olduğu gibi. Mars'tan çıkmak hala yaklaşık 4,1 km/s maliyeti var.
- "Dünya yörüngesine" basın ve bunu Dünya'nın yörüngesinden Ay'ın yörüngesine gitmekle karşılaştırın.Not: TV ve hava uydularının oturduğu yüksek yörüngeye ulaşmak Ay etrafındaki yörüngeye ulaşmakla aynı maliyete sahiptir: her iki durumda da Dünya'nın düşük yörüngesinden yaklaşık 3,9 km/s.
Arkasındaki fikirler
Delta-v nedir?
Bir araba yolculuğu düşünün. Her hızlandığınızda ve her frenlediğinizde toplamı toplayın: bu sizin delta-v'nizdir. Uzayda, karşısına çıkacak bir yol yok ve fren de yok, yani her hız değişikliği, yukarı ya da aşağı, roket motorundan gelmek zorundadır ve bunun her parçası yakıt harcamaktadır.
Yörüngeye çıkmak neden en zor adım?
Yörüngede olmak yüksekte olmakla ilgili değil. Bu, yanlara doğru o kadar hızlı gitmekle ilgili ki Dünya'nın etrafında düşmeye devam edersiniz onun içine düşmek yerine. Havadan hemen yukarıda bu yaklaşık 7.8 km/s (yaklaşık 28000 km/h) demektir, bir kez gezegenin çevresinden geçen zaman yaklaşık 90 dakikadır. Yukarıya doğru roket yerçekimi ve hava direnciyle mücadele ederek yaklaşık 1.5 ila 2 km/s kaybeder (Dünyanın dönmesi biraz geri verir), yani bu tek adım yaklaşık 9.4 km/s maliyetlidir.
Neden Mars'a iniş Ay'a inişten daha ucuz?
Mars' ın ince bir atmosferi vardır. Bir iniş aracının yüksek hızla havaya çarpması ve ısı kalkanı bu hızı ısıya çevirir; paraşütler ve kısa roket yakıtı geri kalanını yapar. Yani harita Mars' a iniş için 0 km/s roket yakıtına, tüm frenlemeyi motorların yapması gereken havasız Ay için ise 1.63 km/s' ye sahiptir. Mars' tan ayrılmak başka bir hikayedir: yörüngeye tekrar tırmanmak yaklaşık 4.1 km/s maliyetlidir.
Aerobraking nedir?
Gezegenin havasını serbest fren olarak kullanır. Bir uzay aracı atmosferin ince üst katmanına dalar, direnç onu yavaşlatır ve başka türlü yakacak olan yakıttan tasarruf eder. 2006 NASA'in Mars Keşif Orbiter yörüngesini bu şekilde küçülttü, yaklaşık beş ay boyunca Mars'ın üst havasından yüzlerce dalga ile.
Neden her km/s bu kadar önemli?
Bir roket kendi yakıtını taşımak zorundadır ve bu yakıt da itilmesi gerekir. Yani her saniyedeki ek kilometre için öncekinden daha fazla yakıt gerekiyor. Bu yüzden Ay'a astronotları gönderen Saturn V fırlatıldığında neredeyse 3000 ton ağırlığındaydı, çoğu itici yakıttı.
Kaynaklar: hesaplanan bacaklar standart iki-vücut yörünge formülü kullanır NASA/JPL gezegen verileri (scripts/build-deltav.mjs); tipik bacaklar Wikipedia'daki Delta-v bütçe makalesinden ve onun referanslarından alınmıştır. Saturn V fırlatma kütlesi: NASA. Mars Keşif Orbiter aerobraking: NASA/JPL.
"delta vee" deyin. Bu, "hız değişikliği" anlamına gelir: bir uzay aracının ne kadar hızlanması, yavaşlaması veya yön değiştirmesi gerektiğini gösterir. Saniyede kilometreler (km/s) olarak ölçülen bu değer, bir yolculuk için yakıt bütçesi gibi çalışır.
Sözlükte daha fazlası →Bir gezegenin veya yıldızın etrafında düşmeye devam eden bir şeyin yolu, ona hiç çarpmadan, çünkü yeterince hızlı yanlara doğru hareket ediyor.
Sözlükte daha fazlası →Havadan birkaç yüz kilometre yukarıdaki bir yörüngede Uluslararası Uzay İstasyonu uçar ve Dünya'nın etrafında 90 dakikada bir dolanır.
Ekvatorun üstünde 35.786 km yüksekte bir yörüngede, Dünya'nın etrafındaki bir yolculuk Dünya'nın dönme süresi kadar (24 saatten biraz daha az) sürer.Buradaki uydu gökyüzünde asılı duruyor gibi görünüyor, bu yüzden televizyon ve hava uyduları onu kullanıyor.
Bir yerden diğerine, bir otoyol gibi uzanan bir yörünge vardı; sadece onun üstünden geçiyordunuz, orada durmuyordunuz.
Gezegenin havasını serbest fren olarak kullanır. Uzay aracının ince üst atmosfere dalması ve hava direncinin yavaşlatması, yakıt tasarrufu sağlar. Fiyatı ise ısıdır, bu yüzden bir ısı kalkanı veya çok sayıda hafif geçişler gerektirir.
İki dairesel yörünge arasında hareket etmenin en yakıt tasarruflu yolu: yeni yörüngeye dokunan oval bir yol başlatmak için bir baskı, ve oraya vardığınızda ikinci bir baskı.
Sözlükte daha fazlası →Veri tablosu (metin alternatifi)
| Gönderici | İki | → | ← | Nasıl çözüldü? |
|---|---|---|---|---|
| Dünya yüzeyi | Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | 9,4 km/sn | 0 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | tipik (yayınlanmış): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesYörüngeye fırlatma: yaklaşık 7.8 km/s yörünge hızı artı yer çekimi ve hava direnci kayıpları. |
| Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | Yersel sabit transfer yörüngesi | 2,45 km/sn | 2,45 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | hesaplanmış (ideal): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Yersel sabit transfer yörüngesi | Yersel sabit yörünge | 1,48 km/sn | 1,48 km/sn | hesaplanmış (ideal): Hohmann apogee burn, no plane changeEkvatordan uzak bir fırlatma noktasından, yörünge eğimini de değiştirerek saniyede birkaç yüz metre ekleniyor. |
| Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | Dünya kaçışı | 3,22 km/sn | 3,22 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | hesaplanmış (ideal): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | Ay'a transfer | 3,13 km/sn | 3,13 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | hesaplanmış (ideal): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Ay'a transfer | Alçak Ay yörüngesi (100 km) | 0,82 km/sn | 0,82 km/sn | hesaplanmış (ideal): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Alçak Ay yörüngesi (100 km) | Ay yüzeyi | 1,63 km/sn | 1,63 km/sn | hesaplanmış (ideal): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | Mars'a transfer | 3,61 km/sn | 3,61 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | hesaplanmış (ideal): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Mars'a transfer | Alçak Mars yörüngesi (300 km) | 2,09 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | 2,09 km/sn | hesaplanmış (ideal): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Alçak Mars yörüngesi (300 km) | Mars yüzeyi | 0 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | 4,1 km/sn | tipik (yayınlanmış): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesİniş çoğunlukla atmosferi (ısı kalkanı ve paraşüt) kullanır; yörüngeye geri yükselme yayınlanan tipik değerdir. |
| Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | Dünyaya yakın asteroid (Bennu) | 4,11 km/sn | 4,11 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | hesaplanmış (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 |
| Alçak Dünya yörüngesi (200 km) | Ceres yörüngesi | 9,48 km/sn | 9,48 km/sn (Aerobraking kullanabiliriz .) | hesaplanmış (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 |
Araçlar ve dersler sadece öğrenme amaçlı basitleştirilmiş modelleri kullanır. Navigasyon, görev planlaması veya herhangi bir operasyonel karar için kullanılmamalıdır. Sertifikalar ücretsizdir ve akredite edilmemiştir. Eğitim içeriği sorumluluk tanımalarını okuyun