Küsimus:
Energiakulu Kuule sõitmiseks vs Marsile
herzbube
2013-07-22 00:35:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma just lõpetasin Clarke'i "Prelüüdi kosmosesse" lugemise. XXVII peatükis peab taine juttu, kus ta ütleb: veerand miljonit miili Maa ja Kuu vahel. Loomulikult võtab see palju kauem [...], kuid see ei võta rohkem kütust.

Minu küsimus on järgmine: kas seda väidet võib tänapäeva vaatenurgast vaadates siiski tõeks pidada teaduse areng? Kui Clarke räägib "Prelüüdis" "kütusest", tähendab ta tuumalõhustumisega rakette. Kuna see tehnoloogia ei ole veel realiseerunud, tuleks sellest väitest abstraktselt kirjutada "aga see ei võta rohkem energiat ". Küsimusele vastates tuleks arvestada teoreetilise kuubaasiga.

Kui räägite maandumisest: Marsil on atmosfäär, mis on odav delta-V allikas. See loeb siiski vaid kilogrammi kilogrammi võrdlust: kui peate [lihapopsi] (https://www.youtube.com/watch?v=8Dd_qiuWxPs) elus hoidma, kulub seda rohkem kilogramme, mida kaugemale jõuate.
Neli vastused:
#1
+12
PearsonArtPhoto
2013-07-22 01:01:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Selle nõuded leiate lehelt Wikipedia ja siin on üldeelarve. Neid mõõdetakse Delta-V-ga, mis on ainus asi, mis tegelikult oluline on.

Võtame selle ühe korraga. Kogu nõue Kuult Marsile maandumiseks on Kuu põgenemiskiiruse ja Marsi sisestusorbi summa. See on 2,8 + 0,6 km / s ehk 3,4 km / s. Kuult LEO tabamiseks vajalik kütus on 2,74 km / s. Marsile jõudmiseks kulub seega rohkem kütust kui Kuult Maale jõudmiseks.

Kui aga kasutate pidevat tõukejõudu, on numbrid üsna erinevad ja tegelikult eelistavad Marsile minekut Kuult Maale sõitmise asemel. See oli ilmselt see, millele Clarke viitas.

Clarke võib rääkida ka Maa-Kuu reisist (millel on kõrgem delta-V kui Kuu-Marss). See tähendab, et ta võiks öelda: "kui olete jõudnud Maalt Kuule, olete enamuse Marsist", mitte "Kuul olles on Marsile lihtsam saada kui Maa ".
Ma arvan, et küsimus ei olnud "Kuu Marsile vs Kuu Maale", vaid "Kuu Marsile vs Maa Kuule". Kuna Maa-Kuu reisimine on juba saavutatud, on mõttekas võrrelda Marsi reisi sellega.
-1
#2
+7
craig
2013-07-23 03:45:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tuleb arvestada veel mõne parameetriga. Maa raskusjõu kaevu käivitamine on keeruline. 6,2 miljoni naela (2800-tonnine) Saturn 5 rakett võib viia madalale Maa orbiidile (4% algmassist orbiidile) 120 000 naela (120 tonni). Kuult laskmine võib sama raketikütuse massiga Kuu orbiidile tuua suurema kasuliku koormuse. Kuumoodul kaalus 10 300 naela (4700 kg), sealhulgas 5200 naela (2400 kg) kütust ja selle väikese kütusemassiga (~ 50% orbiidile algmassist, ehkki erinevate kütuste / efektiivsusega) suudeti Kuu orbiit saavutada.

Kuna orbiidil on Kuu mass väiksem, on ka tema põgenemiskiirus madalam kui Maal ja sama on ka Marsi ülekande orbiidi kiirus. Lisaks saate arvestada delta-V-d, mille saate Kuu orbiidilt Maa ümber, mis on kuu jooksul Marsi reisija suunas korraga 1 km / sek.

Nii maast maapinnani (Maa pind Kuu pinnani vs Kuu pind Marsi pinnani) pole üllatav, et Kuu Marsile vajaks vähem raketikütust, eriti kui arvestada, et Marsi veesõiduki aeglustamiseks võiksite aeropidurdada. See võtaks aga palju kauem aega. See eeldab ka, et saate Kuul raketti toota. Kui peate raketi ja selle kütuse Maalt ära tooma, pole sellest mõtet, välja arvatud see, et võite pärast Maa stardipauku lasta kuust mööda, kasutades selle orbiidi kiirust, et suurendada oma veesõiduki kiirust, kui see läheneb ja möödub, kuid kuna Kuu mass on väike, te ei saa erilist efekti.

Clarke'i vaatenurgast oli see tõsi tollal ja kehtib ka praegu. Tõukejõu tehnikad ei muuda delta-V-d, ainult aeg, mil delta-V rakendatakse (eeldades, et ei toimu massita tõukejõudu) ja ülekandeorbi kuju.

#3
+4
szulat
2015-05-12 21:05:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mõnikord on üks pilt, eriti Randalli joonistatud, väärt tuhat sõna :)

https://xkcd.com/681/ (xkcd classic "Gravity Kaevud ")

Looja tsiteerimine:

See diagramm näitab erinevate päikesesüsteemi raskuskaevude" sügavust ". Iga kaev on mastaabitud selliselt, et selle sügavusega füüsilisest kaevust välja tõusmine - pidevas maapinna gravitatsioonis - võtaks sama energiat kui selle planeedi gravitatsioonist pääsemine tegelikkuses

fragment of "Gravity Wells" by Randall Munroe, under CC-BY-NC

Ja jah, see ei vasta küsimusele, kuid aitab ehk visualiseerida ühte mõistet, mis on vajalik toimuva mõistmiseks. Võib-olla oleksin pidanud selle kommentaariks lisama ...?

Kui laiendasite seda sellega, kuidas oluline on raskusjõu suurus ja kuidas neid kahte reisi võrrelda, on teil täielik vastus. Olen nõus, et illustratsioon on kasulik.
Punkt, millele ma tähelepanu pööramist ei märganud, on raketivõrrand. See tähendab, et raskuskaevu eest põgenemisel peate suurendama mitte ainult oma lõplikku kasulikku koormust, vaid kogu kasuliku koormuse saamiseks vajalikku kütust ja kiirust pääsemiseks vajalikku kütust. Kuust alates võiksite arvatavasti palju või kõike seda vältida, stardis koos massijuhi / katapuldiga.
Huvitav graafika, kuid orbiidide ülekandmise eesmärgil pole see täpne / eksitav.
Heinlein esitab katapuldi filmis "Kuu on karm armuke".
#4
+2
Jersey
2013-07-22 20:16:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Eeldan, et suur osa sellest võrrandist on seotud jõu ja materjaliga, mis on vajalik põgenemiskiiruse saavutamiseks. Maandage oma palju suurem gravitatsioon, rääkimata õhurõhust (ja atmosfäärist), millest iga kosmosesõidu laev peab läbi suruma. Kui ma õigesti mäletan, peab süstik Lagrange'i punkti 5 jõudmiseks plahvatama kiirusega umbes 5 km / sec ^ 2. Kuigi vahemaa on palju suurem (Kuu on umbes veerand miljonit miili kaugusel, Marsil on aga lihtsalt häbi. 5 AU-d) võite teoreetiliselt kasutada kogu kütust, mis on vajalik Maalt lahkumiseks reisiks Kuult Marsile pideva kiirenduse / kiirenduse abil, või kasutada Kuud isegi pildistamiseks (kasutades taevakeha raskusjõudu kõrgema saavutamiseks) kiirused keeruka matemaatika, suhtarvude, nurkade ja ühe väga kuulika piloodi kaudu). Matemaatiliselt on see arvude järgi ilmselt lihtsam, kuid mitte nii palju kütusekulu ja kasutatud tarvikuid; reisi aeg nõuaks suures koguses varusid, rääkimata Marsist lahkumiseks vajalikust kütusest ja tagasiteest koju. Ma tean, et tõeliselt tohutu punane rakett ja võimendid on olemas vaid selleks, et saavutada kosmoses liikuva kiiruse saavutamine, nii et see paneb teid mõtlema, kui hästi neil kosmoses läheks.

Võib-olla peaksime hankima lõimiseadmeid a la Farscape.



See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...