Орбитальные маневры

Физика > Орбитальные маневры

 

Орбитальный маневр – применение силовых установок для изменения орбиты космического корабля.

Задача обучения

  • Разобраться в цели орбитального маневра.

Основные пункты

  • Идеальное выравнивание ракеты основывается на максимальное изменение скорости ракеты (Δv) с учетом векторной скорости (ve) и соотношения между массой ракеты с/без топлива (m0 и m1). Формула: Δv = veln (m0/m1).
  • Эффект Оберта: ракетный двигатель на большой скорости перемещения генерирует более полезную энергию, чем при низкой. Выходит, что больше эффективности получаем, когда корабль ближе всего расположен к планете.
  • Маневр силы тяжести – использование относительного движения и гравитации планеты, чтобы изменить скорость корабля. Это экономит время и топливо. Этот метод использовали зонды Вояджеры.
  • Гомановская траектория – орбита в форме эллипса, с помощью которой совершают переход с одной круговой орбиты на другую на разных высотах, но в единой плоскости. Для этого используют двигательные импульсы.

Термины

  • Гомановская траектория – орбита в форме эллипса, с помощью которой совершают переход с одной круговой орбиты на другую на разных высотах, но в единой плоскости. Для этого используют двигательные импульсы.
  • Δv – максимальное изменение скалярной скорости ракеты.

Орбитальные маневры

Это использование силовых установок для внесения изменений в орбитальный путь космического аппарата. Остальная часть полета именуется выбегом.

Ракетное уравнение

Идеальное ракетное уравнение используют для транспортных средств, следующих главному ракетному принципу: устройство, которое может применять ускорение к себе через вытеснение части массы на высокой скорости перемещения и сохранения импульса. Оно выражается как:

Δv = veln (m0/m1), где:

  • m0 – начальная общая масса, включая топливо.
  • m1 – финальная общая масса.
  • ve – эффективная выпущенная скорость (ve = Isp g0, где Isp – удельный импульс в виде периода времени, g0 – гравитационная постоянная).
  • Δv – максимальное изменение скорости без внешних воздействий.

Рациональные соотношения массы относительно финальной скорости, рассчитанные по ракетному уравнению

Рациональные соотношения массы относительно финальной скорости, рассчитанные по ракетному уравнению

Бюджет Δv

Общая оцененная Δv для каждой миссии – бюджет Δv. Если все правильно рассчитать, то дизайнеры могут определить необходимое количество топлива и не перегружать аппарат.

Эффект Оберта и гравитационная помощь

Эффект Оберта появляется при использовании ракетного двигателя, перемещающегося на большой скорости и генерирующем полезную энергию. Так выходит из-за топлива обладающего полезной энергией.

Эффект применяют при маневрировании, где использование импульса (в ракетном двигателе) приближается к гравитационному телу. Это позволяет изменить кинетическую энергию и конечную скорость.

В орбитальной механике есть гравитационная рогатка – использование относительного движения и гравитации небесного тела для изменения траектории и скорости космического аппарата, чтобы сохранить топливо и время. Гравитация помогает не только ускориться, но и замедлиться, а также изменить траекторию. Эту технику применили для кораблей Вояджера.

Траектории позволили аппарату Вояджер облететь 4 газовых гиганта и достичь скорости, необходимой для того, чтобы вырваться из нашей системы

Траектории позволили аппарату Вояджер облететь 4 газовых гиганта и достичь скорости, необходимой для того, чтобы вырваться из нашей системы

Смена орбиты

Этот маневр используют, чтобы внести корректировки в орбитальный путь аппарата. Гомановская траектория – орбита в форме эллипса, с помощью которой совершают переход с одной круговой орбиты на другую на разных высотах, но в единой плоскости. Здесь применяются два двигательных импульса, перемещающих аппарат на орбиту передачи и покидающих его. Это наиболее эффективный метод для сохранения топлива. Есть и другие методы, но они скорее приносят больше эффективности в экономии времени.

Изменение наклона орбиты – маневр, направленный на корректировку орбитального наклона орбитального тела. Для этого необходимо внести изменения в вектор орбитальной скорости (Δv) в орбитальных узлах (точки, где пересекаются начальная и желаемая орбиты)

Изменение наклона орбиты – маневр, направленный на корректировку орбитального наклона орбитального тела. Для этого необходимо внести изменения в вектор орбитальной скорости (Δv) в орбитальных узлах (точки, где пересекаются начальная и желаемая орбиты)


Раздел Физика

Введение в равномерное круговое движение и гравитацию
Неравномерное круговое движение
Скорость, ускорение и сила
Типы сил в природе
Закон универсальной гравитации Ньютона
Законы Кеплера
Гравитационно потенциальная энергия
Энергосбережение
Угловые и линейные величины

Космос | Лунный календарь | Знаки Зодиака | Натальная карта | Сонник | Телескопы
V-kosmose.com, 2014-2017 гг. Все права защищены.