Orbitális sebesség

Mi lenne, ha egy űrhajó az újbóli belépéskor néhány mérföld/órás sebességre lelassulna olyan rakétaszámlálókkal, mint a Mars-ég-daru? Megtagadná-e a hőpajzs szükségességét?

Lehetséges-e, hogy egy űrhajó visszavezetését úgy tudja irányítani, hogy elkerülje a légköri összenyomódást, és így ne igényelje kívülről a drága (és viszonylag törékeny) hőpajzsot?

Fel lehetne emelni egy (kis) rakétát (hasznos teherrel) a légkör olyan magas pontjára, ahol csak egy kis rakétára lenne szükség a sebesség elmeneküléséhez?

—Kenny Van de Maele

Az ezekre a kérdésekre adott válaszok ugyanazon az elképzelésen alapulnak. Ez egy olyan ötlet, amelyet más cikkekben érintettem, de ma kifejezetten erre szeretnék koncentrálni:

Azért nehéz a pályára jutni, mert nem magas a hely.

Nehéz pályára állni, mert olyan gyorsan kell menni.

A tér nem ilyen:

A tér ilyen:

Az űr körülbelül 100 kilométerre található. Ez messze van - nem szeretnék létrán mászni, hogy odaérjek -, de nincs olyan messze. Ha Sacramentóban, Seattle-ben, Canberrában, Kolkata, Hyderabadban, Phnom Penhben, Kairóban, Pekingben, Japán középső részén, Srí Lanka középső részén vagy Portlandben tartózkodik, az űr közelebb van a tengerhez.

Eljutás az űrbe [1] Konkrétan az alacsony Föld körüli pálya kering, ahol a Nemzetközi Űrállomás található, és ahol a transzferek indulhatnak. könnyű. Nem olyasmi, amit megtehetne az autójában, de nem is nagy kihívás. Egy embert a telefonoszlop nagyságú, kis hangzású rakétával eljuthatna az űrbe. Az X-15 repülőgép eljutott az űrbe [2] Az X-15 két alkalommal ért el 100 km-t, mindkettőt, amikor Joe Walker repítette. csak úgy, hogy gyorsan megy, majd felfelé kormányoz. [3] Ügyeljen arra, hogy ne feledje, hogy felfelé és ne lefelé irányítson, különben rosszul fog élni.

De könnyű eljutni az űrbe. A probléma ott marad.

A gravitáció az alacsony Föld-pályán majdnem olyan erős, mint a gravitáció a felszínen. Az űrállomás egyáltalán nem kerülte el a Föld gravitációját; körülbelül 90% -osan éli meg azt a húzást, amelyet a felszínen érzünk.

A légkörbe való visszaesés elkerülése érdekében oldalra kell mennie nagyon, nagyon gyorsan.

A pályán maradáshoz szükséges sebesség körülbelül 8 kilométer másodpercenként. [4] Kicsit kevesebb, ha az alacsony Föld körüli pálya magasabb régiójában vagy. A rakéta energiájának csak egy töredékét használják fel a légkörből való kiemelésre; túlnyomó részét orbitális (oldalirányú) sebesség elérésére használják.

Ez vezet a pályára kerülés központi problémájához: A pálya sebességének elérése sokkal több üzemanyagot igényel, mint a pálya magasságának elérése. A hajó 8 km/s-ig történő elérése sok rakétát igényel. Elég nehéz elérni a pálya sebességét; Teljesen célszerűtlen lenne elérni a keringési sebességet, miközben elegendő üzemanyagot szállítani a visszalépéshez. [5] Ez az exponenciális növekedés a rakétázás központi problémája: A sebessége 1 km/s-mal történő növeléséhez szükséges üzemanyag szorzata körülbelül 1,4-gyel megnő. A pályára kerüléshez 8 km/s-ra kell növelnie a sebességet, ami azt jelenti, hogy sok üzemanyagra lesz szüksége: $ 1,4 \ szor1,4 \ szor1,4 \ szer1,4 \ szor1,4 \ szor1,4 \ szor1,4 \ szer1,4 \ kb 15 $ -szorosa a hajó eredeti súlyának.

Rakéta használata a lassításhoz ugyanazt a problémát hordozza magában: Minden 1 km/s sebességcsökkenés megsokszorozza a kezdő tömegét ugyanazzal az 1,4-es tényezővel. Ha le akar lassulni egészen nulláig - és finoman lecsökken a légkörbe -, az üzemanyagigény megint megszorozza a súlyát 15-tel.

Ezek a felháborító üzemanyagigények miatt minden légtérbe belépő űrhajó fékezett egy rakéta helyett hővédő pajzs segítségével - a levegőbe csapódás a legpraktikusabb lassítási mód. (És hogy megválaszolja Brian kérdését, a Curiosity rover nem volt kivétel ez alól; bár kis rakéták segítségével lebegett, amikor a felszín közelében volt, először légfékezéssel használta sebességének nagy részét.)

Amúgy milyen gyors a 8 km/s?

Úgy gondolom, hogy a sok zűrzavar oka ezekben a kérdésekben az, hogy amikor az űrhajósok pályán vannak, úgy tűnik, nem mozognak ilyen gyorsan; úgy néznek ki, mintha lassan sodródnának egy kék márvány fölött.

De a 8 km/s hólyagosul gyors. Amikor napnyugtakor az égre néz, néha láthatja, hogy az ISS elhalad. majd 90 perccel később látja, hogy újra elmúlik. [6] Van néhány jó alkalmazás és online eszköz, amely segít megtalálni az állomást, más szép műholdakkal együtt. A kedvencem az ISS Detector, de ha Google-t keres, akkor sok más embert is találhat. Ez alatt a 90 perc alatt bejárta az egész világot.

Az ISS olyan gyorsan mozog, hogy ha puskagolyót lőtt a futballpálya egyik végéből, [7] bármelyik fajta. a Nemzetközi Űrállomás átkelhetett a mező hosszán, mielőtt a golyó 10 yardot tett volna meg. [8] Ez a fajta játék törvényes az ausztrál futballszabályokban.

Képzeljük el, hogy nézne ki, ha 8 km/s sebességgel haladna a Föld felszínén.

Hogy jobban megértsük az utazási tempót, használjuk a dal ütemét az idő múlásának jelzésére. [9] A dalütemek használata az idő múlásának mérésére a CPR-edzés során is alkalmazott technika, ahol a "Stayin 'Alive" dalt szokták használni. Tegyük fel, hogy a The Proclaimers 1988-as dalát kezdtem el játszani, én leszek (500 mérföld). Ez a dal kb. 131,9 ütés/perc, úgyhogy képzelje el, hogy a dal minden egyes ütemével több mint két mérföldet halad előre.

A kórus első sorának eléneklése alatt a Szabadság-szobortól egészen Bronxig sétálhatott:

Körülbelül két sornyi kórusra lenne szükséged (a dal 16 üteme), hogy átkelj a La Manche-csatornán London és Franciaország között.

A dal hossza furcsa egybeeséshez vezet. A Gonna Be kezdete és vége közötti intervallum 3 perc és 30 másodperc, [10] A hivatalos Youtube-videó időzítése és az ISS mozgása alapján 7,66 km/s.

Ez azt jelenti, hogy ha az ISS űrhajósa hallgatja, hogy én leszek, a dal első üteme és az utolsó sorok között eltelt idő alatt .

. csaknem pontosan 1000 mérföldet tettek meg.