달에서 간신히 탈출하는 물체가 어떻게 결국 지구에 도달 할 수 있을까요?
On 2월 15, 2021 by adminNASA가 다시 한 번 저비용 미션을 달에 목표로 삼았 기 때문에 저는 달에서 지구로 물건을 가져 오는 저렴한 방법에 대해 생각하고있었습니다.
우리가 되돌릴 필요가없는 달에 보내진 것은 그저 그곳에 남겨질 것이라고 가정하는 것이 타당 해 보이지만, 나는 물건을 되 찾는 가장 저렴한 방법이 궁금했습니다.
Lunar regolith 로 채워진화물 컨테이너 또는 눈길을 끄는 로고가있는 티셔츠 ( “NASA가 달에 갔고 그들이 보낸 것은 이 엉터리 티셔츠 “)
여행 시간이 실질적인 문제가 아니라고 가정 할 때 달에서 차량을 방출하는 단일 단계 로켓이 다른 추진 보조 장치없이 지구로 다시 여행 할 수 있습니까? 단순히 우주에서 길을 잃어 버리나요?
달에서 벗어나기 위해 가능한 최소한의 추진력을 사용하여 프로모션 티셔츠를 얻을 수있는 방법이 있나요?
댓글
댓글
h3>
- 관련 .
- @Uwe 유머를 사용하여 질문을 조금 만들었습니다. 좀 더 흥미 롭습니다. 이 질문의 핵심은 달에서 지구로 돌아가는 극도로 저렴한 비용에 대한 탐구입니다. 그런 식으로 생각하고 싶다면 실제화물이 더 가치가있을 수 있습니다.
- 아폴로 미션이 한 일이이 정도였습니까?
- ' / li>
- @WGroleau : ' 달에서 재진입 할 때 연료 (코스 수정을위한 소량 제외)가 필요하지 않습니다. 대기를 직각으로 치고 좋은 열 차단막을 갖춰야합니다. 아폴로 미션을 참조하세요.
- 이걸 해내 실 수 있다면 그 티셔츠 중 하나를 원하기 때문에 찬성했습니다.
답변
http://nbviewer.jupyter.org/gist/leftaroundabout/3955d27877e19be39d0f61fdafce069e
이탈 속도를 간신히 달성한다는 것은 포물선 궤도 를 택합니다. 포물선 궤도의 문제는 시작 물체에서 무한 거리로 출발 할 때 실제로 제로 속도 에 접근한다는 것입니다.
즉, 시작 물체의 기준 프레임에 대한 속도가 0입니다. , 즉이 경우에는 달을 기준으로하는 프레임입니다. 그러나 그것은 “지구 나 태양의 기준 프레임에서 속도가 0이 아닙니다.이 프레임에서 볼 수 있습니다. 달 자체와 같은 속도 . 이것이 Parker Solar Probe에 거대한 로켓 Delta IV Heavy가 필요한 이유입니다. 지구 탈출은 $ \ Delta v $의 일부일 뿐이며 흥미로운 부분은 움직임을 없애는 것입니다. 당신은 지구로부터 물려받습니다.
사실, 포물선 궤도는 진정한 2 체 시스템에만 존재합니다. 실제로 지구는 그리 멀지 않고 즉시 궤도에 영향을 미치기 때문에 속도를 0으로 계속 낮추지 않습니다. 특히 지구에서 멀리 방향으로 전방을 향하는 달 표면에서 접선 방향으로 멀어지기 시작하면 역행 포물선 탈출은 지구가 “우주선을 더 가까이 끌어 당기는”시간을 줄 것입니다. 결과적으로 궤도는 실제로 달보다 훨씬 더 낮은 근점을 갖게됩니다.
이제이를 영리하게 미세 조정할 수 있으므로 4 회 정도 궤도를 돌면 달에 또 다른 접근 방식을 얻을 수 있습니다. 그러면 바로 지구로 날아갈 것입니다.
그러나 달도 지구도 그다지 거대하지 않기 때문에 실제로 추가 $ \ Delta v $를 챙겨서 <로 시작하는 것이 더 실용적입니다. 달로부터의 em> 쌍곡선 궤도. $ v_0 = 2572 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $의 예 (탈출 속도는 $ 2375 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $) :
달에서 본 동일한 궤도보기 :
품질이 좋지 않은 GIF에 대해 죄송합니다. 허용하도록 안정적으로 최적화 할 수없는 것 같습니다. 다른 방법으로 imgur에 의해.
댓글
- 좋습니다. 지구로 직접 이동하려면 달 탈출에 200m / s 미만을 추가합니다. 인터셉트.
- 이렇게 아름다운 대답이 바로 Space Ex 스택을 방문하는 이유입니다. 감사합니다.
- @uhoh 예, $ 2275 \ mathrm {\ tfrac { 달의 먼 쪽 지점에서 시작하여 지구에서 m} s} $, 역행 궤도 방향으로 $ 1200 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $ 여기서이 벡터는 표면에 접합니다. (이 기호 규칙을 사용한 이유가 확실하지 않습니다 …) — ' $ | v_0 | $를 얼마나 낮출 수 있는지 철저히 확인하지 않았지만 ' 생각하지 않습니다 훨씬 적을 수 있습니다. 대부분의 유사한 조합은 매우 타원형의 지구 중심 궤도를 제공합니다. 즉 낮은 근시와 달과 같은 아포 시스입니다. 달의 탈출 속도를 ' 초과하는 한 ' 어떤 속도로도 달로 돌아 가지 않습니다.
- @leftaroundabout 이미지 품질과 관련하여 GIF 대신 APNG 를 사용하면 도움이 될까요? IE와 Edge 사용자는 빠질 수 있지만
- 그 애니메이션은 훌륭합니다! ' 전체적으로이 답변에 깊은 인상을 받았습니다.
답변
우주에서 잃어 버릴 것입니다.
달의 탈출 속도에 거의 도달하지 못했다면 물체가 달의 궤도와 다소 유사한 궤도에 도달한다는 의미입니다.
지구 / 달 (및 기타 신체) 상호 작용으로 인해 궤도가 불안정해질 것입니다. 화물을 지구, 달 또는 깊은 우주로 되돌릴 수 있습니다. 논문 궤도를 정확하게 예측하는 것은 어렵고 장기적으로 신뢰할 수 없습니다.
안타깝게도 이것은 실용적인 해결책이 아닌 것 같습니다.
델타 v 예산 (위키 백과)
댓글
- 공간에서 손실 될 가능성이 높습니다. (조심스럽게 발사되지 않은 경우). 그러나 신중하게 수행했다면 ' 실제로 지구에 가까이 접근하여 포획 할 궤도가 없을 것입니다. 재진입? 아니면 $ C_3 $, 매니 폴드 등을 기반으로하는 수학적 논증이 있습니까? 당신이 옳을 수도 있지만, 좋은 대답은 뒷받침하는 정보 나 논증을 포함해야합니다. 그렇게하면 미래의 독자들이 " Antzi는 ' 그렇게 생각하지 않습니다. "
- @uhoh 반답에 동의합니다.
- @uhoh : 품질 문제는 '가 아닙니다. 답변에서 ' OP '의 질문에 많은 세부 사항 (예 : 달을 떠나는 방향 '의 SOI). ' 질문이 열려있을 가능성을 모든 간결하게 대답 할 수는 없습니다. 가장 효율적인 방법 (파운드 단위)은 달 '의 SOI를 달 '의 역행 방향으로 나가는 것입니다. 그러나 OP ' 질문의 문제는 " 거의 초과 "입니다. . 포획을 위해 궤도를 낮추려면 여전히 상당한 양의 에너지가 필요합니다. 달에서 탈출하는 간신히 '의 SOI에 가까울수록 실제로 지구에 포착 될 가능성이 줄어 듭니다.
- 나는 매우 정확하게 실행 된 출발을 통해 나중에 약간의 제동 문 어시스트를 잡을 수 있고 결국에는 그런 식으로 재진입 궤도를 얻을 수 있다고 생각합니다. 그러나 교정 화상을위한 예산없이이를 확보하는 것은 매우 어려울 것입니다.
- @Flater : 지정되지 않은 부품의 경우 자유를 가정합니다. 가장 편리한 것을 선택하십시오.
답변
달의 탈출 속도를 간신히 달성한다는 것은 당신이 추력을 멈출 때 “이제 달 궤도와 겹치는 타원 궤도에 있지만 확실히 잠수하지는 않음을 의미합니다.” 지구 / 달 시스템에서 실제로 지구 대기에 의해 포착 될 수있을만큼 충분히 깊습니다.
달이 돌아올 때까지 그 궤도를 돌고 세 가지 중 하나를 수행합니다.
- 달에 충돌
- 대기에서 타오르는 지구 요격으로 궤도에 새총을 쏘거나
- 지구 / 달 탈출 및 태양 궤도에 새총을 쏘세요 .
새총 효과로 안전하게 지구에 도착할 확률은 매우 적습니다.
출처 : Kerbal Space Program에서 타임 랩스를하는 동안 반복적으로 발생했습니다.
댓글
- 두 번째 옵션 (Earth-intercept)이 가능하다면 달에서 처음 발사되는시기와 방향을 신중하게 고려한 다음 작은 궤적을 수정하여이를 달성 할 수 있어야합니다. 페이로드는 달에서 발사 된 다음 상당히 오랜 시간 동안 (아마도) 궤도를 돌다가 달 주변 (Parker 태양 탐사선 및 금성과 약간 비슷 함) 주위에 일련의 근 지대를 낮추는 새총 조종기를 시작하여 결국 지구 요격을 초래합니다. 시간이 좀 걸리지 만 총 delta-V 예산은 적어야합니다.
- 지구 / 달 시스템의 상호 작용으로 인해 매우 혼란 스러울 수 있지만, 기술적으로 충분한 이점이 있다면 기술적으로는 그렇습니다. 할 수있는 컴퓨팅 파워.우주선은 궁극적으로 지구를 가로 지르는 궤적에 도달하기 위해 약 3km / s의 dV를 생성해야합니다. 그 중 일부는 새총에서 나올 수 있습니다. ' 또한 11km / s의 재진입 속도에서 살아남 아야하지만, ' 신경 쓰지 않기 때문에 여러 번의 에어로 브레이킹 패스를 수행 할 수 있습니다. 시각. 그래서 '는 문제가되지 않도록 반복해서 대기를 방목하여 다시 들어갈 때까지 정점을 낮 춥니 다.
- @ Ruadhan2300 : CPU 전력이 얼마나 필요할까요? 예를 들어 최적 델타 -V의 2 배? 두 가지 행동 과정 중 어느 것이 더 나은지 결정하기 어려운 대부분의 경우 두 행동 과정이 거의 똑같이 좋을 것이라고 생각합니다.
- I ' 비행 계획의 정확성이 주요 요구 사항이라고 말하면 지구와 달 시스템의 N-Body 근사치를 계산하고 궤적을 정기적으로 추적하여 확인해야합니다. '는 기대치에 부합합니다. 얼마나 많은 CPU가 유용하지 않은지 물어 보면 계산을 수행하기 위해 스윙 바이 사이에 몇 달이 걸리며 아마도 종이로 할 수있을 것입니다. 비행 시간은 확실히 몇 년으로 측정 될 것입니다. 저는 ' 오늘 밤 퇴근 후 KSP에서 시도해 볼 것입니다. 🙂
- KSP를 소스로 사용하는 경우 +1. NASA는 그들이 정말 갇혀있을 때만 그렇게합니다. 🙂
답변
달 표면에서 타원 궤도를 도는 경우 탈출구에서는 아니오 속도는 달의 속도와 거의 다르지 않으며 샘플은 무한 궤도를 도는 것입니다.
Buuut …. 가능한 가장 높은 역행 달 궤도에서 달을 벗어나면 …
달 언덕 구 반경 : 58120km
달 주위의 궤도 속도 : 0.29km / s src
당신의 궤도 속도는 달의 궤도 속도에서 당신의 궤도 속도를 뺀 것입니다.
극소 적 화상과 함께 먼 지점에서 역행 방향으로 탈출하면 442500km의 정점에서 지구 궤도에 착륙합니다. src
1.02km / s의 달 궤도 속도-0.29km / s = 0.7km / s.
Vis 사용- Viva 방정식 , 304,000km의 준장 축을 얻습니다.
이제 apogee + perigee = 2x 준 장축이므로 2 * 304,000km-442500km = 165500km …
… 그리고 당황 스럽습니다. 165,000km에서는 에어로 브레이킹 흔적도 없습니다.
댓글
- 좋은 대답이지만“거의 탈출 속도”보다는 op가 표면에서 전체적으로 가장 작은 델타 v를 의미한다고 생각합니다.
- @Antzi : 작업은 ' 표면에서 '를 지정하지 않았습니다. ' 대답이 지루한 임을 의미했다면
답변
충분한 시간과 매우 신중한 탐색이 주어지면 가능해야합니다. “간신히”탈출하는 것보다 조금 더 잘해야 할 수도 있지만, 달보다 훨씬 아래로 지구 주변시를 급격히 낮출 필요는 없습니다.
몇 년 동안, 아마도 몇 년 동안, 당신은 필요할 것입니다. 지구 대기권에 들어갈 때까지 지구 궤도의 이심률을 높이기 위해 달의 스윙 바이를 준비하는 것입니다.
얼마나 자주 달을 재회 할 수 있는지에 따라 달라집니다. 재회 사이의 시간이 길어 지므로 “간신히”탈출하고 싶지는 않습니다.
답글 남기기