Hogyan juthatott el végül a Földre egy tárgy, amely alig haladja meg a menekülési sebességet a Holdról?
On február 15, 2021 by adminMivel a NASA ismét olcsó küldetéseket tűz ki a Holdra, gondoltam azokra az olcsó módszerekre, amelyekkel a Holdról visszajuttatnák a Földre a dolgokat.
Bár ésszerűnek tűnik feltételezni, hogy bármit, amit a Holdra küldünk, és amire nincs szükségünk vissza, egyszerűen ott hagyjuk, kíváncsi voltam a legolcsóbb módszerre, amellyel visszakaphatjuk a cuccokat. > Mondjuk, hogy egy rakománykonténer Lunar regolith tel, vagy fülbemászó pólókkal van feltöltve (“A NASA a Holdra ment, és csak annyit küldtek vissza, hogy ez a gagyi póló “)
Ha feltételezzük, hogy az utazási idő nem igazán aggasztó, a járművet a Holdból kilökő egylépcsős rakéta más hajtóművek nélkül visszavezetné a Földet, vagy nem egyszerűen eltévedni az űrben?
Van-e mód arra, hogy megszerezhessem a promóciós pólómat a lehető legkevesebb meghajtással, hogy elmenjek a Holdtól?
Hozzászólások
- Kapcsolódó .
- @Uwe Humorral néztem a kérdést egy kicsit kicsit érdekesebb. Lényegében ez a kérdés a rendkívül alacsony, költséges tranzit feltárása a Holdról a Földre. Lehet, hogy a tényleges rakomány értékesebb, ha így akar gondolkodni róla.
- Nem nagyjából ez az, amit az Apollo-missziók csináltak?
/ li>
Válasz
http://nbviewer.jupyter.org/gist/leftaroundabout/3955d27877e19be39d0f61fdafce069e
A menekülési sebesség alig érhető el parabolikus pályára állsz . A parabolikus pályákkal az a helyzet, hogy valójában megközelítik a nulla sebességet , amikor végtelen távolságra indulsz az induló testtől.
Vagyis nulla sebesség a kezdő test referenciakeretéhez képest , vagyis ebben az esetben a hold referenciakeretében. De ez “nem nulla sebesség a föld vagy a nap referenciakeretében – ezekből nézve” ugyanolyan sebességű, mint maga a hold . Ez az oka annak, hogy a Parker Solar Probe megkövetelte a hatalmas Delta IV Heavy rakétát: a föld elmenekülése csak a $ \ Delta v $ része volt, érdekes része a mozgástól való megszabadulás örökölsz a Földről.
Valójában a parabolikus pályák csak egy valódi 2 testes rendszerben léteznek. A valóságban nem szabad folyamatosan csökkenteni a sebességét nullára, mert a Föld nincs olyan messze, és azonnal befolyásolja a pályát. Különösen, ha érintőlegesen indul el az előrefelé néző holdfelszíntől, és távol halad a Földtől, akkor a retrográd irányú parabolikus menekülés időt ad a Földnek arra, hogy „közelebb húzza az űrhajót”, miközben kevesebb, mint a Hold sebessége. Ennek eredményeként a pályának lényegesen alacsonyabb lesz a perigéje, mint a Holdnak:
Ezt most ügyesen finomhangolhatná, így körülbelül négy pálya után újabb közeli megközelítést kap a Holdról, amely majd becsúsztat közvetlenül a Földre.
De mivel sem a Hold, sem a Föld nem túl masszív, célszerűbb csak bepakolni néhány extra $ \ Delta v $ -ba, kezdeni egy hiperbolikus pálya a holdról. Példa: $ v_0 = 2572 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $ (a menekülési sebesség $ 2375 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $):
Ugyanazon pálya megtekintése a Holdról:
Sajnálom a rossz minőségű GIF-eket, úgy tűnik, nem tudom őket megbízhatóan optimalizálni ahhoz, hogy elfogadják őket az imgur által készített bármilyen más módon.
Megjegyzések
- Szép. Tehát kevesebb, mint 200 m / s sebességgel növeli a hold menekülését, hogy közvetlenül a Földre jusson lehallgatás.
- Ilyen gyönyörű válaszok miatt szeretem annyira meglátogatni a Space Ex veremét. Köszönöm szépen!
- @uhoh igen, 2275 USD \ mathrm {\ tfrac { m} s} $ távolságra a Földtől és $ 1200 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $ retrográd pálya irányban, a Hold túlsó oldalán lévő ponttól indulva w itt ez a vektor érintőleges a felszínre. (Nem tudom, miért használtam ezt a jelzőtáblát) – Még nem ‘ nem vizsgáltam kimerítően, hogy mennyivel alacsonyabbra tehetnénk a $ | v_0 | $ értéket, de nem gondolom, hogy ‘ sokkal kevesebb lehet. A legtöbb hasonló kombináció csak nagyon elliptikus geocentrikus pályát eredményez – alacsony periapis és Hold-szerű apoapsis. Amíg túllépjük a Hold ‘ menekülési sebességét, addig nem megy ‘ semmiképpen sem a Holdra.
- @leftaroundabout A képminőség tekintetében talán segítene az APNG használata a GIF helyett? Bár az IE és az Edge felhasználói kimaradhatnak.
- Ezek az animációk kiemelkedőek! A ‘ ez a válasz engem igazán lenyűgöz.
Válasz
Elveszne az űrben.
Ha alig érte el a hold menekülési sebességét, ez azt jelenti, hogy tárgya a Holdéhoz hasonló pályára jut.
Innen a pálya instabil lesz a föld / hold (és más testek) kölcsönhatásai miatt. Lehet, hogy a rakományt visszaviszi a földre, vissza a Holdra vagy a mély űrbe. A pályák pontos előrejelzése nehéz és hosszú távon megbízhatatlan.
Sajnos ez nem tűnik praktikus megoldásnak.
További információ a delta v költségvetés a wikipédián.
Megjegyzések
- Ez (valószínűleg) elveszne az űrben (ha nem indítanák körültekintően). De ha gondosan végeznék, nem lenne ‘ t olyan pálya, amely valóban a Föld szoros megközelítéséhez vezetne az elfogáshoz, vagy akár egy visszatér? Vagy van olyan matematikai érv, amely a $ C_3 $, sokszorosító stb. alapján kizárja ezt? Lehet, hogy igazad van, de a jó válasznak tartalmaznia kell néhány támogató információt vagy érvet. Így a jövő olvasói többet is megtudhatnak, mint ” Antzi nem úgy gondolja, hogy ‘. ”
- @uhoh Egyetértek, hogy ez fél válasz
- @uhoh: A minőségi probléma nem ‘ t a válaszban ‘ az, hogy az OP ‘ kérdés sok konkrétumot hagy ki (például az irányt, amelybe elhagyod a holdat ‘ s SOI). ‘ nem tudja tömören megválaszolni minden lehetőséget, amelyet a kérdés nyitva hagyott. A leghatékonyabb (font font esetén) a hold ‘ s SOI-ból való kilépés a hold ‘ retrográd irányában. Az OP ‘ kérdésében azonban ” probléma alig haladja meg a ” Még mindig megfelelő mennyiségű energiára van szükség a pálya csökkentéséhez a rögzítéshez. Minél közelebb jutsz ahhoz, hogy alig menekülj a hold elől ‘ SOI, annál kevésbé valószínű, hogy tényleg elkapja a Föld.
- Azt hiszem, nagyon pontosan végrehajtott távozással később megragadhat néhány fékező Hold-segítséget – és végül így juthat vissza a pályára. De ezek megszerzése költségvetés nélkül a korrekciós égési sérülésekhez nagyon nehéz lenne.
- @Flater: Azoknál a részeknél, amelyek nincsenek megadva, vegye fel a szabadságot – válassza ki a legkényelmesebbet.
Válasz
A hold menekülési sebességének alig való elérése azt jelenti, hogy ha abbahagyja a tolást, akkor most egy elliptikus pályán áll, amely átfedi a holdak pályáját, de természetesen nem merül el Elég mélyen a föld / hold rendszerben ahhoz, hogy a föld légköre valóban el tudja ragadni.
Így fog keringeni, amíg a hold vissza nem tér, és a három dolog egyikét megteszi.
- Összeomlik a holdba
- Kerülje el a pályáját egy föld-metszéspontba, ahol feléghet a légkörben
- vagy lecsúszik föld / hold menekülésre és nappályára .
Ennek a csúzli hatásnak az esélye, hogy biztonságosan földhöz juttasson, meglehetősen minimális.
Forrás: Többször előfordult velem, amikor időeltolódtam a Kerbal Space Programban
Megjegyzések
- Ha egyáltalán lehetséges a második lehetőség (Föld-elfogás), akkor azt a Holdról történő indulás gondos időzítésével és irányával, majd kis pályakorrekciókkal kell elérni. A hasznos teher a Holdról indulna, majd meglehetősen hosszú ideig (valószínűleg) keringene, mielőtt a Hold körüli perigeet csökkentő csúzli manőverek sorozatát elindítaná (kicsit olyan, mint a Parker napszonda és a Vénusz), ami végül a Föld elfogását eredményezné. Időbe telik, de a teljes delta-V költségvetésnek kicsinek kell lennie.
- Rendkívül kaotikus lenne a föld / hold rendszer kölcsönhatásai miatt, de igen, technikailag, ha elegendő előnye lenne számítási teljesítmény, meg tudná csinálni.az űrhajójának végül kb. 3 km / s dV-t kell produkálnia ahhoz, hogy elérje a földet elfogó pályát, némelyik a csúzliból származhat. ‘ 11 km / s sebességű visszatérési sebességet is túl kell élnie, de több aerobraking-passzt is elvégezhet, mert nem érdekli ‘ idő. hogy ‘ kevesebb probléma legyen, csak ismételten legelje a légkört, hogy csökkentse apogejét, amíg vissza nem lép.
- @ Ruadhan2300: Mennyi CPU-teljesítményre lenne szükség bejutni pl az optimális delta-V 2-es tényezője? Azt gondolnám, hogy a legtöbb esetben, amikor nehéz meghatározni, hogy melyik cselekvési mód lenne jobb, mindkét cselekvés szinte egyformán jó lenne.
- I ‘ azt mondaná, hogy a repülési terv pontossága a fő követelmény, ki kell dolgoznia a Föld és a Hold rendszerének N-test közelítését, és rutinszerűen követnie kell a pályáját, hogy megbizonyosodjon arról, hogy ‘ ek megfelelnek az elvárásoknak. Ha azt kérdezi, hogy mekkora CPU valószínűleg nem hasznos, hónapjai vannak a számítások elvégzéséhez, valószínűleg papíron is megteheti. Az optimális dV-nek a menekülési sebesség elérése után elenyészőnek kell lennie, ha a kezdeti pályát pontosan megkapja, de a repülési időt minden bizonnyal években fogják mérni. ‘ Megpróbálom a KSP-ben ma este, munka után 🙂
- +1 a KSP forrásként való használatáért. A NASA ezt csak akkor teszi, ha valóban elakadnak. 🙂
Válasz
Ha az elliptikus pályát a Hold felszínéről veszed, akkor a menekülésnél nem pont a sebességed alig különbözik a Hold sebességétől, és a mintád a végtelenségig ott fog keringeni.
Buuut …. ha a lehető legmagasabb retrográd Hold pályáról menekülsz a Hold elől …
Holdhegyi gömb sugara: 58120 km
Orbita sebesség a Hold körül ott: 0,29 km / s src
A keringési sebessége a Hold keringési sebessége lesz, levonva a keringési sebességét.
Megszökve, végtelenül kicsi égéssel, retrográd irányban, a legtávolabbi ponton, a Föld pályáján landol, a 442500 km-es apogejénál src
A Hold keringési sebessége 1,02 km / s – 0,29 km / s = 0,7 km / s.
A Vis- Viva-egyenlet , 304 000 km féltengelyt kapunk.
Most apogee + perigee = 2x fél-major tengely, tehát 2 * 304,000 km – 442500 km = 165500 km …
… és lökhárító. 165 000 km-nél még nyoma sem lesz aerobrakolásnak.
Megjegyzések
- Kedves válasz, de az „Alig meghaladja a menekülési sebességet” helyett azt gondolom, hogy az op a legkisebb delta v-t jelentette a felszínről
- @Antzi: Op didn ‘ nem adta meg a ‘ felületet ‘ és még ha azt akarja mondani, hogy a válasz unalmas lesz.
Válasz
Lehetségesnek kell lennie, elegendő idővel és nagyon körültekintő navigációval. Lehet, hogy valamivel jobbat kell tennie, mint az “alig” menekülés, de nem kell a Föld periapiszját propulzióban jelentősen a Hold alá csökkentenie.
Éveken át, esetleg sok évig szüksége lenne gondoskodni arról, hogy a Hold lengéscsillapítói felpörgessék a Föld körüli pálya excentricitását, amíg be nem lép a Föld légkörébe. Itt nem akar “alig” elmenekülni, mivel ez megnövelné az újraszámlálások közötti időt.
Vélemény, hozzászólás?