Table of Contents
הקשר היסודי בין כמה זמן משימת חלל יכולה להימשך וכמה ביעילות היא משתמשת בדחף שלה נשלטת על ידי אחת המשוואות האלגנטיות והקונסנטיות ביותר בכל האסטרונאוטיות: טיל הטסטולקובסקי, ראשית נגזר על ידי המשימה הרוסית קונסטנטין טיסולקובסקי בשנת 1903, מערכת יחסים מתמטית בלתי נמנעת בין מהירות יכול להשיג (vtotototo) את היעילות המרכזית של מערכת הפעלה מהירה זו בלבד, או באמצעות מערכת הפעלה חלקית של כלי תחבורה ציבורית זו, היא רק לאורך כל אחד בלבד, אשר היא רק על ידי מערכת מסחר.
The Rocket Equation: Foundational Principle
בליבה, ה- Rocket Equation הוא הצהרה של שימור התנופה.כעת רקטות לגרש מסה לאחור במהירות גבוהה, החללית שנותרה מונעת קדימה.עם זאת, הטיל אינו מקבל מהירות בקצב קבוע כי כפי שהוא שורף דחף, המסה הכוללת שלו יורדת, אשר מגביר את ההשפעה של כל יחידה מאוחרת של דלק נשרף.
(ב) ויקרא י"ד): "וַיְהַבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי" (בראשית כ"ד, כ"ד)
(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
משתנים חשובים ומשמעותם
- (FLT:0) ⁇ v (Delta-v): ההרחבה הכוללת של 1 (השינוי המהיר הנדרש לביצוע מסלול משימה - שיגור, החלפה, העברה בין כוכבית, תיקונים, ולבסוף שילוב או נחיתה.
- (ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]
- [ה]ה' [ה']'[דרוש מקור] ב[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[[[19[[1924]]]]
(ה) כי המשוואה כוללת גליתאם, שיפור יחס ההמונים מתמעטים בתשואות, אך להכפיל את יחס המסה בין 2 ל-4 נותן רק 0.347 גרם לעלייה של 0.693.vveFLT:0ephFLT:1, אך להכפיל מ 20 עד 40 נותן רק 0.34747477 ;2eFLT 3 הופך את זה ל- 4propeallir (מחדש)
אימפולסים ספציפיים כאמצעי של יעילות
(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
משך המשימה ויעילותו של ה- Interplay
משך המשימה ויעילות המניעה קשורים באמצעות ה ⁇ v הנדרשת. משימה ארוכה יותר אינה זקוקה אוטומטית יותר ⁇ v; זה תלוי היעד וטרכיטורי. עם זאת, כמה גורמים מרחיבים את תקציב ה ⁇ v הנדרש ככל שהזמן עולה, מה שהופך את יעילות lant קריטית.
מדוע משימות ארוכות דורשות לעתים קרובות יותר דלתא-ב
- (FLT:0 Orbit תחזוקה: 1 לוויינים במסלול כדור הארץ נמוך חווים גרר אט אט אט אט אט אט אט מתפורר הגובה שלהם.כדי לשמור על מסלול יציב לאורך שנים או עשורים, נדרשים ירי דחף תקופתי, תוך שימוש בדחפורים בעלי יעילות גבוהה יותר להפחית את עונש המסה עבור תחנת תאורה ממושכת.
- (FLT:0) תיקון מסלול חלל: 1.10IRLT:1 , משימות בין כוכבי הלכת דורשות התאמות ביניים לתיקון שגיאות ניווט.ככל שהמשימה תהיה ארוכה יותר, יש צורך בתיקוןים מצטברים יותר - אם כי ניווט מודרני יכול לשמור אותם קטנים.
- (FLT:0) אובדן וphasing:cioFLT:1 המשימה של כוכבי לכת מרוחקים לעתים קרובות להעסיק עזרי כבידה (flybys) כדי להשיג מהירות ללא מניעה. מסלולים אלה לקחת יותר זמן אבל להפחית את המסה המדחף הנדרשת.
- (ב) [13] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
לפיכך, משך המשימה ויעילות הדחף אינם פרופורציונליים ישירות, אך המשוואה מכתיב כי ביחס מסה מסוים, FLT:0 גבוה יותר יעילות (גבוה יותר vigFLT:1eph:2)FLT 3V מניב יותר ⁇ v - המאפשרת או מסלול קצר יותר עם אותה מסה דלק, או יותר מורכב יותר עם דלק נוסף.
One-Way vs. Round-Trip Missions
משימות עגולות (למשל, דגימה חוזרת ממאדים או משימה הירחית הממומנת) דורשות באופן משמעותי יותר ⁇ v מאשר משימות חד-צדדיות אחת כיוון שהחללית חייבת להידרדר למסלול סביב המטרה, ואז להאיץ שוב למסע החזרה.זה מכפיל את הדרישה לדלקתית דלק גדולה יותר מ-10 ק"מ (או סיועי כוח הכבידה) למשל, העברה אחת מכדור הארץ ל-160 ק"מ"מ, תוך כדי ירידה משמעותית ב- 12 ק"מ- 2.
הרשאה גבוהה למשימה ארוכת שנים
[הדוגמה הבולטת ביותר של מערכת היחסים בין טילים ל-Equation] היא בשימוש ב-FLT:0חשמלי ההנעה של טיטו 1:1 למשימות ארוכות טווח של שטח עמוק, אשר ביקר ב-Volta ו- Ceres, השתמש בדחפורים של יון עם פיזור של 3 ק"מ, אך במשך יותר מ- 11 ק"מ, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000, 000, 000, 000 שנים, 000, 000, היו מסוגלים להשיג את היכולת של ⁇ .
(ב) [[1924]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]] ב[[1924]], [[
יישומים מעשיים ועיצוב סחר-offs
מעצבי Spacecraft מבצעים כל הזמן ניתוחים של סחר המונים באמצעות ה- Rocket Equation.המטרה היא למקסם את המסה עבור דרישה ומשך משימה נתון.המשוואה מגלה כי FLT:0propeant Massשבריר (FLT:1) שולט במסה.עלייה קטנה ב- ⁇ נדרש יכול לכפות רכב גדול יותר, אלא אם כן יעילות משופרת.
עזרה כ- Multiplier
אחת הדרכים האלגנטיות ביותר להאריך את משך המשימה ללא הגדלת מסה דחף היא להשתמש (FLT:0gravity Assists FLT:1 - זבובים של כוכבי לכת שמשלים את מהירות החללית ואת הכיוון ללא דלק בוער. החללית וויאג'ר השתמש במספר רב של עזרי כבידה (Jupiter, Saturn, Uranus, נפטון) כדי להשיג מהירויות ממערכת השמש, לפעול במשך יותר מ -40 שנה, אך הם עדיין ינקטו ב-זמנית כדי למנוע את אותה המשימה הכימית, אך ורקטה, אך הם עדיין ⁇ , אך הם , אך הם , אך הם , הם נקטו, אך ורק יותר מהירה יותר, אך הם , כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי למנוע את אותה מהירות יותר מהירה יותר, כדי למנוע את אותה מהירות גבוהה יותר, כדי להשיג יותר, כדי למנוע את אותה מהירות גבוהה יותר, כדי להשיג יותר, אך ורק יותר, כדי להשיג יותר, כדי למנוע את אותה מהירות גבוהה יותר, כדי למנוע את זהה, כדי למנוע את זהה, אך ורק יותר, כדי להשיג יותר, כדי להשיג ⁇ , כדי להשיג יותר, כדי להשיג יותר, כדי למנוע את זהה,
לכן, משך המשימה הופך פרמטר עיצוב: אתה יכול לבחור מסלול אנרגיה ארוך יותר, נמוך יותר (באמצעות עזרה כוח הכבידה) הדורש פחות ⁇ v ממערכת ההנעה, או מסלול אנרגיה קצר יותר, גבוה יותר הדורש יותר דחף.
אופטימיזציה של הונאה
(ה) , [17] , [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
חומרים מודרניים קלים, אלקטרוניקה זעירה ומערכות כוח יעילות (מערךים סולריים או גנרטורים תרמואלקטריים רדיואיזוטופים) מועסקים כולם כדי לשמור על FLT:0.10.10.10.10.10:2FLT 3D3FLT: לדוגמה, FLT:4 מ"מ מעבדה מדע מ"מ:5 (Curios rover) השתמש בצלבנית השמיים אשר הורידו את הדיוק של מערכת מסחר ישירה עבורה.
דוגמאות ספציפיות: מקוביות ועד דגל
- (ב) ללווינים קטנים:0) ללווינים קטנים: 1FLT:1 לקוביות יש לעתים קרובות יכולת דחף מוגבלת מאוד, כך שזמן המשימה שלהם קצר אלא אם כן הם משתמשים בהנעה יעילה מאוד כמו משחת אלקטרוספרים.
- (ב) [ה]ב[[1790]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
- (FLT:0 התמחויות מפרש: FLT:1 מושגים כמו פרויקט Breakthrough Starshot נועד להגיע למהירויות יחסיות (0.2c) באמצעות מפרשי אור - למעשה דוחף את הטיילת של הרקטות לקיצוניות שלה על ידי חיסול מסה דחף לחלוטין ושימוש באנרגיה מזויפת.
(ב) "בשורה טכנית יותר על ההסכמים האלה, ראו את המבוא של NASA למשוואה של טילים 1 ו-FLT:2Wikipedia's דף מקיף על משוואה Tsiolkovsky משוואות 3LT 3".
המונחים: Beyond Chemical Propulsion
[המשימות לעתיד לכוכבי הלכת החיצוניים, החלל הבין-כוכבי, או משלחת המאדים המאוישת, ידרוש מערכות הנעה ששברו את פרדיגמת הרקטות הכימית המסורתית (NTP) של טילים תרמיים גרעיניים (NTP) להציע בערך פי שניים מה-FLT:0IFLT 1spreaph:2FLT-ALT 3) של טילים כימיים (75 אלף דולר) לעומת 450 LT), אשר ינועים באופן דרסטי, לעומת 75,000 נוסעים)
השפעות לגיטימיות
במהירויות גבוהות מאוד (שבריר משמעותית של מהירות האור), יש לשנות את האקוציה של הרקטות כדי לשלב אפקטים יחסיים.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
זה מראה שגם עם יחס מסה אינסופי, אתה לא יכול לעלות על מהירות האור - גבול בסיסי.עבור משימות צפויות, עם זאת, המשוואה הקלאסית מספיקה.
עבור הקוראים המעוניינים במתמטיקה מאחורי הדחף העוצמתי, הדף של ה-FLT:0Rocket Propulsion של רוברט בראיג'רמבייט 1 מספק מדריך מעולה.
מסקנה: הסחר הבלתי נמנע
הקשר בין משך המשימה ויעילות מניעה אינו קורלציה רופפת אלא חוק פיזי המובע על ידי ה- Rocket Equation. כל עלייה במשך המשימה הדורשת יותר ⁇ v חייב להיות משולם עבור עם יותר דחף (אשר מגביר את ההשקה ההמונית באופן אקספוננציאלי) או יעילות גבוהה יותר (אשר לעתים קרובות מגיע עם דחף נמוך יותר וזמני כוויות יותר).
כשחיפוש בחלל דוחף לעבר משימות ארוכות יותר – בסיסים מאוישים על מאדים, סקרים רובוטיים ל-Coiper Belt, ואפילו חקירות בין כוכביות – ההבנה והיישום של ה- Rocket Equation יישארו מרכזיים.המסחר בין כמה מהר אתה רוצה ללכת וכמה זמן אתה מוכן לחכות הוא בסופו של דבר החלטה על יעילות מונעת.