进入轨道

太空距离我们只有100公里,比许多人的通勤路程还要近。 在那里停留 是最困难的部分。 要想到达那里很容易:探测火箭只需要飞行几分钟就能到达,然后直接回落。 为了保持稳定,你需要大约7.8公里/秒的横向速度,几乎所有火箭燃料都用在这方面。

上去需要几分钟。 快速横向行驶几乎耗尽了所有的燃料。

看

发射有四个行为:

1. 直接上去 几秒钟后,我就醒了过来。
2. 重力转弯 稍微倾斜几度,重力就会完成其余的工作:当引擎沿着路径推动时,路径本身便会弯曲。 没有急转弯,这将打破一个薄火箭在空气流。
3. 阶段化 经过大约两分半钟后,第一级是空的并且掉下来。 上层阶段,轻得多,不断推动。
4. 飞行几乎平面,建立侧向速度,直到它达到轨道速度。 发动机关闭。 该航天器正在轨道上，每88分钟左右绕地球一圈。

向东方发射有帮助:地球自转在赤道处的自由速度为0.465公里/秒。 这就是为什么大多数发射场向东面临海洋。

理解

在上面的模拟中,车辆花费了约 9.3公里/秒的”delta-v” (其引擎能提供的速度总变化)以达到 7.8公里/秒 在200公里处。 差别在于 重力损失:当火箭仍然部分向上指向时,它的一部分推力只是将其对抗重力而不是加速它。

真正的火箭也与空气阻力作斗争,失去了一些转向效率。 低地球轨道的通常预算是 9.3至10公里/秒, 这是匹配。

模拟中的力矩	时间	海拔	速度
第一级发动机关闭	约2分24秒	约90公里	约3.0公里/秒
第二级截止点，在轨	约7分37秒	约200公里	7.8公里/秒

第一级以3公里/秒的速度断裂，速度太慢，无法进入轨道，于是回落(猎鹰9号助推器随后自行转向返回地面)。

硕士

该模型的上级使用一个简单的闭环引导规律。 在每个时刻,它选择一个斜角 θ 使垂直加速度纠正高度和升降率:

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

前两个术语是重力减去水平速度的”离心”缓冲。 当 v_h 接近圆周速度 √(μ/r)时,这两个点会消失,并且阶梯点将变平。 真正的飞行器使用更精细的方案(例如阿波罗时代的迭代制导模式,或航天飞机上的动力明确制导)来最大限度地减少推进剂,但原理是一样的。

进入轨道时，垂直速度在目标高度为零，水平速度等于√(μ/r)。 如果错过了任何一个,轨道就会变成椭圆形,最低点可能在大气层内。