Đến quỹ đạo

Không gian chỉ cách khoảng 100 km, gần hơn nhiều người đi lại. Để * lên đó * là dễ dàng: rocket thử nghiệm làm điều này với một vài phút bay và rơi thẳng về phía sau. Dừng lại ở trên đó là phần khó khăn. Để ở lại, bạn cần khoảng 7.8 km/s vận tốc ngang, và hầu hết nhiên liệu của một tên lửa được tiêu tốn cho điều đó.

Đi lên cần vài phút. Đi ngang đủ nhanh sẽ tiêu thụ hầu hết nhiên liệu.

Nhìn kìa.

Một cuộc phóng có bốn hành động:

1. Thẳng tắp trong vài giây, để làm sạch tháp và không khí dày đặc nhất.
2. Công tắc trọng lực. Một góc nghiêng nhỏ, vài độ, và trọng lực làm phần còn lại: con đường tự cuộn lên trong khi động cơ đẩy dọc theo nó. Không có đường rẽ thẳng, sẽ làm vỡ một tên lửa mỏng trong dòng không khí.
3. Staging. Sau khoảng hai phút rưỡi, giai đoạn đầu tiên trống và rơi ra. Bước trên, nhẹ hơn nhiều, vẫn tiếp tục đẩy.
4. Bánh gần như phẳng, tăng tốc độ theo chiều ngang cho đến khi đạt vận tốc quỹ đạo. Động cơ tắt. Tàu vũ trụ đang trên quỹ đạo, quay quanh Trái Đất mỗi 88 phút.

Đưa tàu lên hướng đông giúp: Trái Đất có một vòng quay tự do 0,465 km/s tại xích đạo. Đó là lý do tại sao hầu hết các địa điểm phóng đều đối diện với đại dương về phía đông.

Hiểu rồi.

Trong mô phỏng ở trên, xe mất khoảng 9.3 km/s của “delta-v” (tổng số thay đổi vận tốc mà động cơ có thể cung cấp) để đạt được tốc độ 7.8 km/s tại 200 km. Sự khác biệt là thiếu trọng lực: trong khi tên lửa vẫn chỉ một phần lên trên, một phần của lực đẩy của nó chỉ giữ nó chống lại trọng lực thay vì tăng tốc.

Các tên lửa thực sự cũng chống lại lực cản không khí và mất một số hiệu quả để điều khiển. Ngân sách thông thường được trích dẫn cho quỹ đạo Trái Đất thấp là 9,3 đến 10 km/s, tương ứng.

Thời điểm trong mô phỏng	Thời gian	Độ cao	Tốc độ
First-stage engine cut-off	khoảng 2 phút 24 giây	khoảng 90 km	khoảng 3,0 km/s
Tầng hai bị cắt, đang trên quỹ đạo.	khoảng 7 phút 37 giây	khoảng 200 km	7,8 km/s

Giai đoạn đầu tiên, bị cắt ở tốc độ 3 km/s, quá chậm để bay trên quỹ đạo và rơi trở lại (các động cơ đẩy Falcon 9 sau đó tự điều khiển trở lại mặt đất).

Thầy

Giai đoạn trên của mô hình này sử dụng một quy luật dẫn đường vòng kín đơn giản. Tại mỗi thời điểm nó chọn một góc độ θ để gia tốc dọc sửa chữa độ cao và tốc độ leo núi:

a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r

Hai thuật ngữ đầu tiên là trọng lực trừ sự giảm “lệch tâm” của tốc độ ngang. Khi v_h tiếp cận vận tốc tròn √(μ/r), hai điểm đó bị loại bỏ và các điểm của giai đoạn phẳng. Các phương tiện thực tế sử dụng các kế hoạch tinh chỉnh hơn (ví dụ như chế độ dẫn đường lặp đi lặp lại thời Apollo, hoặc dẫn đường rõ ràng trên tàu con thoi) để giảm thiểu nhiên liệu đẩy, nhưng nguyên tắc là giống nhau.

Inserting into orbit is ending with zero vertical speed exactly at the target height, and horizontal speed equal to √(μ/r). Nếu bỏ lỡ bất kỳ một trong hai thì quỹ đạo sẽ là hình elip, với điểm thấp nhất có thể nằm bên trong khí quyển.