Ist Delta V abhängig von der Trägerraketenmasse und der Nutzlastmasse?
Ich habe in vielen Referenzen gelesen, dass beispielsweise Delta V fest oder konstant ist (Delta V bis LEO = 10 km / s). Sie erwähnten weder die Nutzlastmasse noch die Treibmittelmasse, und sie erwähnten auch nicht, dass sich ihre Annäherung ergibt. Nach meiner Lektüre erwarte ich, dass Delta nicht auch von der Missionsentfernung abhängt. Hat jemand eine klare Antwort für mich? !!
Antworten
Eine andere Art, Delta V zu LEO = 10 km / s zu sagen, ist folgende:
- Um in der Umlaufbahn zu sein, muss sich ein Objekt mit einer Geschwindigkeit von mindestens 7,8 km / s horizontal bewegen
- Um in die Umlaufbahn zu gelangen, muss die Rakete, die das Ding liefert, diese Geschwindigkeit erreichen und aus der Atmosphäre herauskommen
- Dabei muss es aufgrund des Luftwiderstands und des Luftwiderstands so viel Kraft ausüben, als würde es auf 10 km / s beschleunigen, nicht auf 7,8 km / s
Unabhängig davon, welche Art von Rakete Sie verwenden, unabhängig von der Nutzlast, müssen Sie berechnen, ob der Schub des Motors hart genug und lang genug ist, um die Nutzlast auf diese Endgeschwindigkeit zu bringen und in der Position zu bleiben, um im Orbit zu bleiben.
Dazu verwenden Sie die Tsiolkovsky-Raketengleichung .
Das Nachdenken über die Missionsentfernung ist besser, wenn Sie darüber nachdenken, wie viel Schwerkraft Sie überwinden müssen, um dorthin zu gelangen, wo Sie hin möchten. Sobald Sie sich im Weltraum befinden, gibt es keinerlei Reibung *, die Sie verlangsamen könnte. Sie werden also mit der Geschwindigkeit weitermachen, die Sie bei Ihrer Ankunft im Weltraum hatten, und Ihr Kurs wird nur durch die Schwerkraft beeinflusst.
Aber nehmen wir das Beispiel von LEO. Nachdem ein Ding in die Umlaufbahn gelangt ist, befindet es sich normalerweise immer noch nicht in der gewünschten Umlaufbahn. Der Motor muss also erneut eine Weile feuern, um ihn in die richtige Umlaufbahn zu bringen. Möglicherweise muss dies zweimal durchgeführt werden. Und was es wirklich tun muss, ist, seine Geschwindigkeit zur richtigen Zeit um den richtigen Betrag zu ändern, um in der richtigen Umlaufbahn zu landen. Um zu berechnen, was getan werden muss, müssen Sie zunächst wissen, wie viel Kraftstoff der verwendete Motor benötigt, um dies zu tun.
* Okay, tatsächlich gibt es in LEO immer noch ein kleines bisschen Luft, und mit der Zeit verlangsamt es die Dinge. So muss beispielsweise die ISS gelegentlich angehoben werden, um sie auf der richtigen Höhe zu halten.
Das einfache theoretische Delta V zum Erreichen einer bestimmten Umlaufbahn ist konstant, aber in der Praxis (oder bei detaillierterer Analyse) ist Delta V aus einer Reihe von Gründen nicht konstant.
Bei Starts von der Oberfläche eines Mondes oder Planeten ist Delta V größer als der theoretische Wert, weil:
Eine Rakete kann die Umlaufbahn nicht sofort erreichen, muss einige Minuten beschleunigen und verliert während dieser Zeit Energie an die Schwerkraft, wodurch das Delta V zunimmt.
Wenn eine Atmosphäre wie auf der Erde vorhanden ist, liefert dies auch einen Widerstand, der die Rakete verlangsamt und das erforderliche Delta V erhöht, abhängig von der Aerodynamik der Rakete.
Wenn der Start von einem rotierenden Körper aus erfolgt, hängt Delta V auch vom Startort und der Startrichtung ab. Äquatoriale Startstellen benötigen weniger Delta V, wenn sie in Drehrichtung starten (progressiv), und viel mehr, wenn sie in entgegengesetzter Richtung starten (retrograd). Polare Startplätze erfordern ein mittleres Delta V.
Delta-V-Berechnungen für die Bewegung von einem Planeten oder einer Mondbahn zu einem anderen leiden ebenfalls unter Komplikationen:
Dies hängt von der Ausrichtung des Planeten zum Zeitpunkt des Abfluges ab. Einige Abflugdaten erfordern mehr Delta V als andere und dies kann auch von Jahr zu Jahr variieren. Dies ist noch komplizierter, wenn der Planet oder Mond nicht selbst in derselben Ebene wie die Rakete umkreist.