Досягнення орбіти

Космос знаходиться на відстані близько 100 км, ближче, ніж багато людей їдуть до роботи. Досягти гора легко: зондні ракети досягають гори за декілька хвилин польоту і падають прямо назад. Залишатися там — це найважче. Щоб залишитися, вам потрібна швидкість у бік близько 7.8 км/с, і майже все ракетне паливо витрачається на це.

Підйом займає кілька хвилин. Двигаясь достаточно быстро в сторону, мы потеряем почти все топливо.

Дивіться.

Запуск складається з чотирьох актів:

1. Прямо вгору на кілька секунд, щоб очистити вежу і найгустіше повітря.
2. Гравітаційний поворот. Невеликий нахил, кілька градусів, і гравітація зробить усе інше: шлях самостійно згинається, коли двигуни рухаються вздовж нього. Нет резких поворотов, которые разрушат тонкую ракету в воздушном потоке.
3. Стадія. Через близько двох з половиною хвилин перша ступінь порожня і відпадає. Верхняя ступень, намного легче, продолжает толкать.
4. Летять майже рівно, збільшуючи швидкість в бік доти, поки не досягне орбітальної швидкості. Двигун вимикається. Космічний апарат на орбіті, обертається навколо Землі кожні 88 хвилин або близько того.

Запуск на схід допомагає: власне обертання Землі дає вільний 0,465 км/с на екваторі. Саме тому більшість стартових майданчиків на схід відкриваються на океан.

Розумію

У вищенаведеному моделюванні, автомобіль витрачає близько 9.3 км/с «дельта-v» (повна зміна швидкості його двигунів може забезпечити) для досягнення швидкості 7.8 км/с на 200 км. Різниця полягає у втраті гравітації: поки ракета все ще частково вказує вгору, частина її тяги лише підтримує її проти гравітації замість того, щоб прискорювати її.

Справжні ракети також борються з повітряним опором і втрачають деяку ефективність керування. Зазвичай бюджет, який наводиться для низької орбіти Землі, становить від 9.3 до 10 км/с, що збігається.

Момент у моделюванні	Час	Висота	Швидкість
Відключення першого ступеня	близько 2 хв. 24 с	близько 90 км	близько 3.0 км/ с
Другий ступінь відрізаний, на орбіті	близько 7 хв. 37 с	близько 200 км	7,8 км/ с

Перший ступінь, відрізаний на швидкості 3 км/с, надто повільний для орбіти і повертається назад (розгінні установки Falcon 9 потім керують собою назад до землі).

Майстер

Верхня ступінь в цій моделі використовує простий закон керування замкненого циклу. У кожний момент він вибирає кут нахилу θ, такий, щоб вертикальне прискорення коригувало висоту і швидкість підйому:

a_ T sin θ = μ/ r² − v_ h²/ r + k₁( r_ ціль − r) − k₂· v_ r

Перші два терміни - це гравітація мінус «відцентрове» поле горизонтальної швидкості. Коли v_h наближається до кругової швидкості √(μ/r), ці два скасуються, і стадія йде плоскою. Справжні транспортні засоби використовують більш удосконалені схеми (наприклад, режим ітеративного керування епохи Аполлона або живлення явного керування на космічному шатлі), які мінімізують паливо, але принцип залишається тим же.

Вставлення на орбіту закінчується з нульовою вертикальною швидкістю точно на висоті цілі, і горизонтальною швидкістю рівною √(μ/r). Якщо не врахувати будь-який з цих параметрів, то орбіта буде еліпсоїдною, з найнижчою точкою, можливо, всередині атмосфери.