Drague de pesanteur
Dans l'Astrodynamics , la drague de pesanteur de (ou les pertes de pesanteur de ) est l'inefficacité produite par un du vaisseau spatial poussant tout en se déplaçant contre un champ gravitationnel .
Introduction
Une fois qu'un véhicule a laissé la terre et jusqu'à ce qu'il atteint une orbite stable, l'accélération due à la pesanteur doit être opposée par les moteurs de véhicules, au coût d'un certain propulseur. La drague de pesanteur est la due nécessaire par delta-v à ceci.
Comme exemple extrême, considérer un lancement de la terre. On pourrait prévoir une fusée que les montées à 1000 pieds au-dessus de la terre et plane alors là pendant une minute avant de procéder en avant et par la suite dans l'orbite. Certainement, cette fusée brûlera plus de carburant qu'un qui procède directement orbiter sans vol plané. La raison de cette inefficacité est que la poussée soutient simplement le poids de la fusée (pendant le vol plané) et n'augmente pas la vitesse de la fusée. Ceci illustre le principe de base qu'un lancement long est inefficace.
Il pourrait supposer qu'étant donné que la pesanteur est environ 9.8 m/s^2, cela une perte de delta-v de 9.8 m/s se produirait par seconde. Cependant, ceci surestime considérablement les pertes dans beaucoup de cas.
Calcul
Si le vecteur de la gravité de l'accélération est et le vecteur de poussée par masse d'unité (accélération produite par le moteur) est , alors l'accélération réelle du métier est , tout en en utilisant le Delta-v à un temps-taux de ; c'est-à-dire, le delta-v du véhicule utilisé est chronomètre l'augmentation réelle de la vitesse. Dans le cas d'une poussée très grande pendant très une brève durée, une augmentation désirée de vitesse peut être atteinte avec peu de drague de pesanteur, alors que pour seulement légèrement plus que , la drague de pesanteur est très grand.
En appliquant le Delta-v contre la pesanteur à l'énergie orbitale spécifique d'augmentation, il est avantageux de dépenser le delta-v à la vitesse la plus élevée possible, plutôt qu'en dépensant, étant ralenti par gravitation, alors dépensant encore plus, ou le dépensant à la capacité moins que pleine. La drague de pesanteur peut être décrite comme delta-v supplémentaire requis en raison de ne pas pouvoir dépenser tout le delta-v nécessaire instantanément.
Cet effet peut être expliqué de deux manières équivalentes :
L'énergie spécifique gagnée par delta-v d'unité est égale à la vitesse, ainsi dépenser le delta-v quand la fusée va rapidement ; dans le cas de l'ralentissement par gravitation ceci signifie aussitôt que possible.
Il est inutile de soulever le carburant inutilement : l'employer tout de suite, et alors la fusée ne doit pas le soulever.
Ces effets s'appliquent toutes les fois que s'élevant à une orbite avec de l'énergie orbitale spécifique plus élevée, comme pendant le lancement à la basse orbite terrestre (LION) ou de LION à une orbite d'évasion de .
Considérations de vecteur
Il est important de noter que l'accélération est une quantité de vecteur, et la direction de l'accélération a un grand impact sur l'efficacité globale. Par exemple, la drague de pesanteur réduirait une poussée de 2.6 du '' g '' dirigée vers le haut vers une accélération 1.6 du g , pour une efficacité plus moins de 62%. Cependant, la même 2.6 poussée du g pourrait être dirigée à un tel angle qu'elle a fait décommander complètement un 1 composant ascendant du g , par drague de pesanteur, et à un composant horizontal 2.4 du g , inchangé par drague de pesanteur.4 de l'accélération du g avec 2.6 la poussée du g donne une efficacité de plus de 92%.
Objectif
Noter que l'objectif du métier est non seulement de maximiser l'accélération ou l'énergie orbitale spécifique. En revanche, l'objectif est réalisent la combinaison de position/vitesse pour l'orbite désirée. Par exemple, la manière de maximiser l'accélération est de pousser directement de haut en bas, menant au " ; efficiencies" ; plus de 100% parce que la pesanteur facilite réellement l'accélération de la fusée ; cependant, la poussée en bas n'est clairement pas une ligne de conduite viable pour une fusée entendant atteindre l'orbite.Sur une planète avec une atmosphère , l'objectif est encore compliqué par la nécessité de réaliser l'altitude nécessaire pour échapper à l'atmosphère, et pour réduire au maximum les pertes dues à la drague atmosphérique pendant le lancement lui-même de . Ces faits inspirent parfois des idées de lancer les fusées orbitales de hauts avions de vol, pour réduire au minimum la drague atmosphérique, et dans une direction presque verticale, pour réduire au minimum la drague de la gravité comme dans les calculs ci-dessus. Par exemple, un avion du AN-225 a pu lancer une fusée de 250 tonnes comme cela.
Voir également
Drague atmosphérique Budget de Delta-v de
Effet d'Oberth de
.
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