Карта дельта- v
Скільки змінюється швидкість руху між Землею, орбітою, Місяцем, Марсом і астероїдами.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
Карта дельта- v
Що це? Карта космічних подорожей. Кожна лінія відповідає одному етапу подорожі, а її номер вказує на те, наскільки космічний корабель повинен змінити швидкість для прольоту цього етапу. Якщо додати ці етапи, ви отримаєте суму витрат палива під час подорожі.
Як ним користуватися: Виберіть початок і кінець маршруту: клацніть дві крапки на карті, скористайтеся меню З та До або натисніть одну з кнопок подорожі. Маршрут буде підсвічено, а смужку бюджету палива буде додано до кожного етапу.
Бюджет палива для цієї подорожі
Сума дельта- v
Перетягніть в бік, щоб побачити всю карту.
Значення є однобічними, ідеальними імпульсними маневрами, якщо вони не позначені як типові. Справжні місії додають втрати і зміни літаків.
Спробуй це.
- Натисніть « На орбіту », щоб перейти з поверхні Землі на низьку навколоземну орбіту.Зауваження: Цей перший крок коштує 9,4 км/с. Проходження з орбіти до поверхні Місяця коштує лише близько 5,6 км/с більше.
- Натисніть "На Місяць", потім "На Марс" і порівняйте суми.Зауваження: Вони майже однакові: близько 15.0 і 15.1 км/с, хоча Марс завжди знаходиться більш ніж у сто разів далі від Місяця. У Марса є повітря, яким можна гальмувати при посадці; на Місяці немає, тому кожне зупинка коштує палива.
- Планування подорожі з поверхні Марса назад на поверхню Землі.Зауваження: Остання частина, вниз до поверхні Землі, коштує 0 км/с: повітря Землі і тепловий щит виконують гальмування, як це робили для кожного екіпажу Аполлона. Підйом з Марса все ще коштує близько 4.1 км/с.
- Натисніть « До геостаціонарної орбіти » і порівняйте це з переходом з низької земної орбіти на низьку місячну орбіту.Зауваження: Досягнення високої орбіти, де сидять телевізійні і погодні супутники, коштує приблизно так само, як досягнення орбіти навколо Місяця: близько 3,9 км / с з низької земної орбіти в обох випадках.
Ідеї, що стоять за цим
Що таке дельта-v?
Уявіть собі поїздку на автомобілі. Додайте до суми кожне прискорення і кожне гальмування: ця сума буде вашою дельто- v. У космосі немає дороги, на яку можна б’ тися, і немає гальм, отже кожна зміна швидкості, угору або вниз, має бути спричинена ракетним двигуном, і кожен її відрізок потребує палива.
Чому найважчим кроком є вихід на орбіту?
Бути на орбіті - це не бути високо. Це про те, щоб рухатися в сторону так швидко, що ви продовжуєте падати навколо Землі замість того, щоб у неї потрапити. Прямо над повітрям це означає приблизно 7.8 км/с (близько 28,000 км/год), один раз навколо планети за близько 90 хвилин. На шляху вгору ракета також втрачає приблизно 1.5 до 2 км/с, борючись з гравітацією і опором повітря (спін Землі дає трохи назад), тому цей один крок коштує близько 9.4 км/с.
Чому посадка на Марс дешевша, ніж посадка на Місяць?
Марс має тонку атмосферу. Спускаемый аппарат ударяется об воздух на большой скорости и его теплозащитный щит превращает скорость в тепло; Парашути і короткий ракетний постріл в кінці зроблять усе інше. Отже, карта нараховує 0 км/с ракетного палива для посадки на Марсі, але 1.63 км/с для безповітряного Місяця, де двигуни повинні виконувати все гальмування. Покинути Марс - це інша історія: піднятися назад на орбіту коштує близько 4.1 км/с.
Що таке аерогальмування?
Використання повітря планети як вільного гальма. Космічний апарат занурюється у тонку верхню частину атмосфери, опір сповільнює його рух і зберігає паливо, яке інакше було б спалено. У 2006 році NASA"Марс Рекогносцир Орбитер" зменшив свою орбіту таким чином, з сотнями падінь через верхні шари повітря Марса протягом приблизно п'яти місяців.
Чому кожен км/с такий важливий?
Ракета має нести власне паливо, і це паливо також потрібно підштовхувати. Отже, кожен додатковий км/ с потребує більше палива, ніж попередній. Саме тому ракета- носій « Сатурн V », яка відправила астронавтів на Місяць, важить майже 3000 тонн під час запуску, більшість з яких складають паливо.
Джерела: обчислені частини використовують стандартні формули орбіт двох тіл з NASA / JPL даними планет (scripts/ build- deltav. mjs); типові частини зі статті про бюджет Delta- v у Вікіпедії та її цитовані посилання. Маса запуску Saturn V: NASA. Аерогальмування Mars Reconnaissance Orbiter: NASA / JPL.
Промовте « delta vee ». Це означає « зміна швидкості »: наскільки космічний апарат повинен прискорюватися, сповільнюватись або змінювати напрямок руху. Цей показник працює так само, як і витрата палива під час подорожі, вимірюється у кілометрах за секунду (км/ с).
Більше у словнику →Траєкторія чогось, що продовжує падати навколо планети або зорі, не вдарившись об неї, тому що рухається в сторони достатньо швидко.
Більше у словнику →Орбіта трохи вище повітря, на кілька сотень кілометрів вгору. Міжнародна космічна станція летить туди, обертаючись навколо Землі раз за близько 90 хвилин.
Висока орбіта, 35786 км над екватором, де один оберт навколо Землі займає стільки ж часу, як і один оборот Землі (трохи менше 24 годин). Супутник на цій орбіті виглядає так, ніби він не рухається з місця, саме тому його використовують для супутників телебачення та погоди.
Розтягнута орбіта, за допомогою якої можна було дістатися з одного місця до іншого, подібно до смуги руху на автостраді. Ви можете лише пройти повз неї, але не залишатися там.
Використання повітря планети як вільного гальма. Космічний апарат занурюється у тонку верхню частину атмосфери, і опір повітря сповільнює його рух, економлячи паливо. Ціною цього є тепло, тому йому потрібен тепловий щит або багато невеликих прольотів.
Найменш паливозалежніший спосіб пересування між двома круговими орбітами: натисніть один раз, щоб розпочати овальний шлях, який торкається нової орбіти, і ще раз, коли ви до неї дістанетесь.
Більше у словнику →Таблиця даних (альтернатива тексту)
| Від | Два | → | ← | Як це було зроблено |
|---|---|---|---|---|
| Поверхня Землі | Низька орбіта Землі (200 км) | 9,4 км/с | 0 км/с (може використовувати аеротарможення) | типовий (опублікований): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesЗапуск на орбіту: приблизно 7,8 км/с орбітальної швидкості плюс втрати від гравітації і повітряного опору. |
| Низька орбіта Землі (200 км) | Геостационарная перехідна орбіта | 2,45 км/с | 2,45 км/с (може використовувати аеротарможення) | обчислено (ідеально): Hohmann perigee burn, 200 km to 35,786 km altitude, equatorial |
| Геостационарная перехідна орбіта | Геостационарная орбита | 1,48 км/с | 1,48 км/с | обчислено (ідеально): Hohmann apogee burn, no plane changeЗ місця запуску далеко від екватора, також зміна нахилу орбіти додає кілька сотень метрів на секунду. |
| Низька орбіта Землі (200 км) | Втеча з Землі | 3,22 км/с | 3,22 км/с (може використовувати аеротарможення) | обчислено (ідеально): Escape speed minus circular speed at 200 km |
| Низька орбіта Землі (200 км) | Перенести на Місяць | 3,13 км/с | 3,13 км/с (може використовувати аеротарможення) | обчислено (ідеально): Raise apogee to the Moon's mean distance |
| Перенести на Місяць | Низька місячна орбіта (100 км) | 0,82 км/с | 0,82 км/с | обчислено (ідеально): Patched conic capture into a 100 km lunar orbit |
| Низька місячна орбіта (100 км) | Поверхня Місяця | 1,63 км/с | 1,63 км/с | обчислено (ідеально): Circular speed at 100 km (ideal, no gravity losses; real landings need more) |
| Низька орбіта Землі (200 км) | Перенесення на Марс | 3,61 км/с | 3,61 км/с (може використовувати аеротарможення) | обчислено (ідеально): Earth-Mars Hohmann departure from 200 km, Oberth effect included |
| Перенесення на Марс | Низька орбіта Марса (300 км) | 2,09 км/с (може використовувати аеротарможення) | 2,09 км/с | обчислено (ідеально): Capture into a 300 km circular Mars orbit |
| Низька орбіта Марса (300 км) | Поверхня Марса | 0 км/с (може використовувати аеротарможення) | 4,1 км/с | типовий (опублікований): Delta-v budget (Wikipedia, with its cited references), typical values including lossesПри посадці в основному використовується атмосфера (тепловий щит і парашути); підйом назад на орбіту є опублікованим типовим значенням. |
| Низька орбіта Землі (200 км) | Астероїд навколо Землі (Бенну) | 4,11 км/с | 4,11 км/с (може використовувати аеротарможення) | обчислено (ідеально): Heliocentric Hohmann 1 au to Bennu's semi-major axis, coplanar (ignores its 6 degree inclination and its eccentricity); departure from 200 km LEO |
| Низька орбіта Землі (200 км) | Орбіта Церери | 9,48 км/с | 9,48 км/с (може використовувати аеротарможення) | обчислено (ідеально): 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 |
Інструменти і уроки використовують спрощені моделі лише для навчання. Їх не слід використовувати для навігації, планування місій або прийняття будь- яких оперативних рішень. Сертифікати є безкоштовними і не акредитованими. Прочитайте застереження щодо освітнього вмісту