Cum ar putea un obiect care abia depășește viteza de evacuare de pe Lună ajunge în cele din urmă pe Pământ?
On februarie 15, 2021 by adminÎntrucât NASA țintește din nou misiuni low-cost pe Lună, mă gândeam la metode ieftine de a obține lucruri de pe Lună înapoi pe Pământ.
Deși pare rezonabil să presupunem că orice lucru trimis pe Lună de care nu avem nevoie înapoi va fi lăsat pur și simplu acolo, mă întrebam despre cea mai ieftină metodă de recuperare a lucrurilor.
Să spunem că un container de marfă umplut cu Regolit lunar sau tricouri cu un logo captivant („NASA a mers pe Lună și tot ce au trimis înapoi a fost acest tricou nenorocit „)
Presupunând că timpul de călătorie nu este o preocupare reală, o rachetă într-o singură etapă care arunca vehiculul de pe Lună ar putea face călătoria înapoi pe Pământ fără alte mijloace de propulsie sau ar fi pur și simplu să mă pierd în spațiu?
Există vreo modalitate prin care aș putea să îmi iau tricoul promoțional folosind cea mai mică cantitate posibilă de propulsie pentru a scăpa de Lună?
Comentarii
- Related .
- @Uwe foloseam umorul pentru a face puțin întrebarea ceva mai interesant. În esență, această întrebare este o explorare a tranzitului extrem de scăzut de la Lună înapoi pe Pământ. Încărcătura reală ar putea fi mult mai valoroasă, dacă doriți să vă gândiți la asta în felul acesta.
- Nu ‘ este exact ceea ce au făcut misiunile Apollo?
- @WGroleau: Nu aveți nevoie de ‘ de combustibil (altul decât o cantitate mică pentru corecțiile cursului) pentru a intra din lună. Trebuie doar să lovești atmosfera la unghi drept și să ai un scut termic bun. Vedeți misiunile Apollo.
- Am votat pentru că vreau unul dintre aceste tricouri dacă reușiți să scoateți acest lucru.
Răspundeți
http://nbviewer.jupyter.org/gist/leftaroundabout/3955d27877e19be39d0f61fdafce069e
Abia atingând viteza de evacuare înseamnă luați o orbită parabolică . Problema cu orbitele parabolice este că se apropie de fapt de viteza zero pe măsură ce plecați la o distanță infinită de corpul de pornire.
Adică viteză zero în raport cu cadrul de referință al corpului de pornire , adică în acest caz în cadrul de referință al lunii. Dar, asta nu este viteza zero în cadrul de referință al pământului sau al soarelui – văzut din acestea, este „s aceeași viteză ca luna în sine . Acesta este motivul pentru care sonda solară Parker a cerut uriașa rachetă Delta IV Heavy: scăparea pământului a fost doar o parte din $ \ Delta v $, partea interesantă este să scapi de mișcare moștenești de pe Pământ.
De fapt, orbitele parabolice există doar într-un adevărat sistem cu 2 corpuri. În realitate, nu vă reduceți viteza la zero, deoarece Pământul nu este atât de departe și va influența imediat orbita. În special, dacă porniți tangențial departe de suprafața lunii orientată spre înainte, îndreptându-vă departe de Pământ, atunci evadarea parabolică orientată spre retrograd îi va da Pământului timp pentru a „apropia nava spațială” în timp ce are mai puțin de viteza Lunii. Ca rezultat, orbita va avea de fapt un perigeu substanțial mai mic decât Luna:
Acum poți să-l reglezi inteligent, astfel încât după patru orbite sau cam așa, vei avea o altă abordare apropiată a lunii care vă va arunca apoi direct pe Pământ.
Dar, deoarece nici Luna, nici Pământul nu sunt foarte masive, este de fapt mai practic să împachetați doar niște $ \ Delta v $ în plus, pentru a începe cu un hiperbolic traiectorie din lună. Exemplu cu $ v_0 = 2572 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $ (viteza de evacuare este de $ 2375 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $):
Vedere a aceleiași traiectorii din Lună:
Ne pare rău pentru GIF-urile de calitate proastă, nu pot să le optimizez în mod fiabil pentru a fi acceptate de imgur în orice alt mod.
Comentarii
- Frumos. Deci adaugă mai puțin de 200 m / s la evadarea lunară pentru a ajunge direct pe un Pământ interceptare.
- Răspunsuri frumoase de acest fel îmi place atât de mult să vizitez teancul Space Ex. Vă mulțumesc foarte mult!
- @uhoh da, da 2275 $ \ mathrm {\ tfrac { m} s} $ distanță de Pământ și $ 1200 \ mathrm {\ tfrac {m} s} $ în direcția orbitei retrograde, începând de la locul din partea îndepărtată a Lunii w aici acest vector este tangențial la suprafață. (Nu sunt sigur de ce am folosit această convenție de semn …) – Nu am ‘ verificat exhaustiv cât de mult am putea face $ | v_0 | $, dar nu ‘ nu cred poate fi mult mai puțin. Majoritatea combinațiilor similare dau doar o orbită geocentrică extrem de eliptică – periapsis scăzut și apoapsă asemănătoare lunii. Atâta timp cât depășim viteza de evacuare a Lunii ‘, nu se va întoarce la Lună în niciun caz.
- @leftaroundabout În ceea ce privește calitatea imaginii, poate ar fi util să folosiți APNG în loc de GIF? Deși utilizatorii IE și Edge ar putea fi lăsați în afara, atunci.
- Aceste animații sunt remarcabile! ‘ sunt foarte impresionat de acest răspuns în ansamblu.
Răspuns
S-ar pierde în spațiu.
Dacă abia ai atins viteza de evacuare a lunii, înseamnă că obiectul tău va ajunge pe o orbită oarecum similară cu cea a lunii.
De acolo, orbita va fi instabilă din cauza interacțiunilor pământ / lună (și alte corpuri). Ar putea duce încărcătura înapoi la pământ, înapoi la lună sau în spațiul adânc. Prezicerea exactă a acestor orbite este dificilă și nesigură pe termen lung.
Din păcate, acest lucru nu pare o soluție practică.
Puteți citi mai multe despre bugete delta v pe Wikipedia.
Comentarii
- S-ar pierde (cel mai probabil) în spațiu (dacă nu ar fi lansat cu atenție). Dar dacă ar fi făcut cu atenție, nu ar exista ‘ t ar exista unele traiectorii care ar duce într-adevăr la o apropiere apropiată de Pământ pentru capturare, sau chiar o reintrare? Sau există un argument matematic bazat pe $ C_3 $, multiple, etc. care ar împiedica acest lucru? S-ar putea să aveți dreptate, dar un răspuns bun ar trebui să includă unele informații sau argumente de susținere. Astfel, viitorii cititori pot învăța ceva mai mult decât ” Antzi nu ‘ nu crede așa. ”
- @uhoh Sunt de acord că acesta este un răspuns pe jumătate
- @uhoh: problema calității nu este ‘ În răspuns, ‘ e că întrebarea despre OP ‘ nu lasă multe specificități (cum ar fi direcția în care pleci de la lună) ‘ s SOI). Puteți ‘ să răspundeți succint la fiecare posibilitate pe care întrebarea a lăsat-o deschisă. Cel mai eficient (lira pentru lira) ar fi ieșirea din SOI lunar ‘ s în direcția retrogradă a lunii ‘. Cu toate acestea, problema din întrebarea OP ‘ este ” abia depășind ” Încă aveți nevoie de o cantitate echitabilă de energie pentru a vă reduce orbita pentru captare. Cu cât vă apropiați de abia de a scăpa de SOI ‘ din lună, cu atât este mai puțin probabil să fiți capturați de Pământ.
- Cred că, cu o plecare executată foarte precis, ar putea lua niște asistențe de frânare lunare mai târziu – și în cele din urmă să obțină o traiectorie de reintrare în acest fel. Dar obținerea acestora fără buget pentru arderile corective ar fi foarte dificilă.
- @ Flater: pentru piesele care nu au fost specificate, asumați libertatea – alegeți cel mai convenabil pe care îl doriți.
Răspuns
Abia dacă atingi viteza de evacuare lunară înseamnă că, atunci când încetezi să te împingi, te afli acum pe o orbită eliptică care se suprapune peste orbita lunilor, dar cu siguranță nu se aruncă suficient de adânc în sistemul pământ / lună pentru a fi capturat de fapt de atmosfera pământului.
Veți orbita în acest fel până când luna se va întoarce și veți face unul dintre cele trei lucruri.
- Accidentează-te pe Lună
- Fă-ți orbita aruncată într-o interceptare a pământului în care arzi în atmosferă
- sau aruncată într-o evadare a pământului / lunii și a orbitei solare .
Șansele ca acel efect de curlă să te aducă în siguranță pe pământ sunt destul de minime.
Sursă: Mi s-a întâmplat în mod repetat în timp ce trecea timpul în Programul spațial Kerbal
Comentarii
- Dacă a doua opțiune (interceptarea Pământului) este posibilă deloc, atunci ar trebui să fie posibilă realizarea acesteia prin sincronizarea și direcția atentă a lansării inițiale de pe Lună, urmată de mici corecții ale traiectoriei. Sarcina utilă ar urma să se lanseze de pe Lună și apoi să orbiteze pentru o perioadă destul de lungă (probabil) înainte de a începe o serie de manevre în praștie care scad perigeul în jurul Lunii (un pic ca sonda solară Parker și Venus), rezultând în cele din urmă interceptarea Pământului. Ar dura ceva timp, dar bugetul total delta-V ar trebui să fie mic.
- Ar fi extrem de haotic datorită interacțiunilor sistemului pământ / lună, dar da, din punct de vedere tehnic dacă ați avea avantajul puterea de calcul pe care o puteți face.nava ta spațială va trebui în cele din urmă să producă un dV de aproximativ 3 km / s pentru a ajunge la o traiectorie care interceptează pământul, dintre care unele pot proveni din praștie. ‘ va trebui, de asemenea, să supraviețuiești cu o viteză de reintrare de 11 km / s, dar poți efectua mai multe treceri de aerofrenare, deoarece nu îți pasă timp. astfel încât ‘ să aibă o problemă mai mică, pur și simplu pășește atmosfera în mod repetat pentru a-ți coborî apogeul până vei intra din nou.
- @ Ruadhan2300: Câtă putere de procesor ar fi necesară a intra în interiorul de ex un factor de 2 al delta-V optim? Aș crede că în majoritatea cazurilor în care ar fi greu să se stabilească care dintre cele două linii de acțiune ar fi mai bună, ambele direcții de acțiune ar fi aproape la fel de bune.
spunem că precizia pe planul dvs. de zbor este principala cerință, trebuie să elaborați o aproximare N-Body a sistemului Pământ și Lună și să vă urmăriți traiectoria în mod obișnuit pentru a vă asigura că ‘ este în conformitate cu așteptările. Întrebându-vă cât de mult CPU nu este probabil util, aveți luni între swing-by-uri pentru a efectua calculele, probabil că ați putea face acest lucru pe hârtie .. DV optim după atingerea vitezei de evacuare ar trebui să fie neglijabil dacă obțineți traiectoria inițială corect timpul de zbor va fi cu siguranță măsurat în ani. ‘ voi încerca în KSP diseară după muncă 🙂
Răspuns
Dacă luați orbita eliptică de pe suprafața Lunii, atunci nu, la evadare punctul tău viteza cu greu va diferi de cea a Lunii și eșantionul tău va orbita acolo la nesfârșit.
Buuut …. dacă scapi de Lună de pe cea mai înaltă orbită lunară retrogradă posibilă …
Raza sferei dealului lunii: 58120 km
Viteza orbitală în jurul Lunii acolo: 0,29 km / s src
Viteza ta orbitală va fi viteza orbitală a Lunii, minus viteza ta orbitală.
Scăpând, cu arsură infinitesimală, în direcție retrogradă, în punctul îndepărtat, veți ateriza pe orbita Pământului, la apogeu de 442500 km src
1,02 km / s de viteză orbitală a Lunii – 0,29km / s = 0,7km / s.
Folosind Vis- Ecuația Viva , obținem 304.000 km de axă semi-majoră.
Acum, apogeu + perigeu = 2x axă semi-majoră, deci 2 * 304.000 km – 442500 km = 165500 km …
… și rău. La 165.000 km nu am obținut nici măcar urme de frânare aeriană.
Comentarii
- Răspuns frumos, dar mai degrabă decât „Abia peste viteza de evacuare” cred că op însemna în general cel mai mic delta v de la suprafață
- @Antzi: Op didn ‘ nu a specificat ‘ de la suprafață ‘ și chiar dacă a vrut să spună că răspunsul ar fi plictisitor .
Răspuns
Ar trebui să fie posibil, având suficient timp și o navigare foarte atentă. S-ar putea să trebuiască să faceți ceva mai bine decât să scape „abia”, dar nu ar fi nevoie să vă coborâți propulsiv periapsisul Pământului semnificativ sub Lună.
Într-o perioadă de ani, posibil mulți ani, ați avea nevoie pentru a aranja ca swingbys-ul Lunii să învârtă excentricitatea orbitei Pământului până când veți intra în atmosfera Pământului.
Cât timp ar dura va depinde de cât de des sunteți capabili să vă întâlniți cu Luna. Aici ați dori să nu scăpați „abia”, deoarece acest lucru ar crește timpul dintre reîntrebări.
Lasă un răspuns