Az űrhajókat és műholdakat gyakran használják az égitestek keringésére, legyen az a Hold, egy távoli bolygó vagy maga a Föld. De nem minden pálya egyforma. A kis magasságú pályákhoz más sebesség és energiafogyasztás szükséges, mint a nagy magasságban. Miután egy tárgy egy meghatározott magasságban kering, a tehetetlenségi törvények nagyon megkönnyítik a pálya fenntartását. De a pálya magasságának megváltoztatása meglehetősen bonyolult. Szerencsére a modern fizikusoknak van egy módszerük ilyesmi megvalósítására: a Hohmann-transzfer.
Ugrás a szakaszra
- Mi a Hohmann Transfer?
- Hogyan működik a Hohmann transzfer?
- Hogyan vonatkozik a Hohmann transzfer a Nemzetközi Űrállomásra?
- Hogyan alkalmazzák a Hohmann transzfert a bolygóközi utazásokra?
- Tudjon meg többet Chris Hadfield MasterClass-járól
Chris Hadfield űrkutatást tanít Chris Hadfield űrkutatást tanít
A Nemzetközi Űrállomás volt parancsnoka megtanítja az űrkutatás tudományára és a jövőre.
Tudj meg többet
Mi a Hohmann Transfer?
A Hohmann transzfer olyan rakéták kilövési rendszere, amelyet a fizikusok használnak egy űrhajó áthelyezésére egy másik pálya magasságába. A Hohmann-transzfer működésének megértéséhez fontos megérteni az orbitális mechanika tágabb elvét.
Az orbitális mechanika a matematika olyan kifejezése, amellyel az űrhajó megváltoztatja a pályáját. A pályán lévő tárgyaknál minél közelebb vannak a keringő tárgyhoz, annál gyorsabban fogják megkerülni azt. Ez vonatkozik minden más objektumra, amely egy másik körül kering:
- Föld kering a nap körül
- A Föld körül keringő hold
- Bolygó körül keringő űrhajó
Az orbitális mechanikában a gyorsítás és a lassítás fogalma összetett és ellentmondásos. A pályán az, ha a motorjaival előre lő, előre visz egy magasabb pályára, ami valójában azt jelenti, hogy lelassul, mert a magasabb pályán lévő tárgyak lassabban mozognak. A gyorsabb haladáshoz lassulnia kell, és alacsonyabb pályára kell esnie.
Minél távolabb van a Földtől, annál kevésbé nagyítja ezt a hatást. Ha elég messzire kerülsz a Földtől, az orbitális mechanika relatív hatása olyan alacsony, hogy navigálni tudsz, mintha az űrhajódat a mély űrben üzemeltetnéd.
hány uncia egy 750 milliliteres palackban
Hogyan működik a Hohmann transzfer?
A Hohmann-transzfer a leggyakrabban használt módszer az űrhajó alacsonyabb pályáról egy magasabbra mozgatására.
Az 1920-as években Walter Hohmann német mérnök a tudományos-fantasztikus ihletettség alapján kiszámította a leghatékonyabb módot a magasabb pályára lépéshez.
- A Hohmann-transzfer úgy működik, hogy az alsó pálya egy bizonyos pontján egyszer elsüt a rakétamotor. Ez a lövés energiát ad a pályára, és az űrhajót a Földtől távolabb tereli, körpályájáról ovális alakú pályára változtatva.
- Azon új ovális pálya azon pontján, ahol az űrhajó a legtávolabb van a Földtől, a legénység ismét lőni kezdi a rakéta motorjait, és az ovális pálya visszakanyarodik - ez a Földtől távolabb van, mint az utolsó.
A Hohmann transzfer az energiahatékonyabb pályaátvitel iparági szabványa, és függetlenül attól, hogy milyen messzire utazik az űrbe. Ha egy pályán lévő űrhajó elég hosszú ideig lő a motorral, akkor ez elég gyorsan megy ahhoz, hogy elrepüljön a mélyűrbe, elkerülve a bolygó gravitációját. Ez a menekülési sebességnek nevezett sebesség egyszerűen a 2 négyzetgyöke, vagyis 41% -kal gyorsabb, mint a pálya sebessége.
Chris Hadfield tanítja az űrkutatást Dr. Jane Goodall a természetvédelmet tanítja Neil deGrasse Tyson tudományos gondolkodást és kommunikációt tanít Matthew Walker a jobb alvás tudományátHogyan vonatkozik a Hohmann transzfer a Nemzetközi Űrállomásra?
A Hohmann transzfert a Nemzetközi Űrállomás (ISS) legénysége használja. Az ISS körüli apró légrétegek miatt az állomás olyannyira visszahúzódik a Föld felé, ahogy kering. Annak elkerülése érdekében, hogy a Föld felé haladjon tovább, az ISS vagy a Mission Control fedélzetén tartózkodó személyzetnek oly gyakran kell lőnie a motorjaival, hogy magasabb pályára állítsa.
Hogyan alkalmazzák a Hohmann transzfert a bolygóközi utazásokra?
Tegyük fel, hogy űrhajót próbál küldeni a Földről a Marsra, és ezt a lehető leghatékonyabban szeretné megtenni. Ennek megvalósításához a tudósok kihasználják azt a tényt, hogy az űrhajó az már a pályán van mielőtt elindulna. Hogy igaz ez? Ennek oka az, hogy az űrhajó a Földön ül, és a Föld a Nap körül kering.
hogyan lehet kevésbé sós levest burgonya nélkül
A Mars a Nap körül is kering, de sokkal nagyobb távolságban (vagy a nap feletti magasságban). A tudósok a földi és marsi pályák segítségével állapítják meg az úgynevezett perihéliumot és apheliont.
- A perihélion (a naphoz legközelebb eső megközelítés) a Föld pályájának távolságára lesz
- Az afélia (a legtávolabb a naptól) a Mars pályájának távolságára lesz
A tudósok terveznek egy pályát a rakétára, amely magában foglalja mindkét a perihélion és az afélió. Más szavakkal, a rakéta a Nap egyetlen pályáján egybeesik a Föld pályájával útjának kezdetén, és egybeesik a Mars pályájával útja végén. Ezt Hohmann Transfer pályának hívják. A rakéta nappályájának azt a részét, amely a Földről a Marsra viszi, annak pályájának nevezzük.
Tudjon meg többet az űrkutatásról Chris Hadfield volt űrhajós MasterClass-ában.
Mesterkurzus
Javasolt neked
Online órák, amelyeket a világ legnagyobb elméi tartanak. Bővítse ismereteit ezekben a kategóriákban.
Chris HadfieldTanítja az űrkutatást
További információ Dr. Jane GoodallTanítja a természetvédelmet
További információ Neil deGrasse TysonTudományos gondolkodást és kommunikációt oktat
A képregény és a képregény közötti különbségTudjon meg többet Matthew Walker
Tanítja a jobb alvás tudományát
Tudj meg többet