A maldição de Tsiolkovsky e a graça de Obert

Olá, queridos leitores da Habr.



Continuamos a estudar a mecânica orbital em um dedo e duas energias. Neste artigo, você aprenderá sobre a fórmula de Tsiolkovsky, o efeito Obert, como a energia difere do momento, como funcionam os foguetes e tudo isso usando os exemplos mais simples com uma geometria de 90 graus forte.

O efeito Aubert

Vamos começar com o Efeito Aubert, embora seja um efeito extremamente complexo, mas depois de lidar com ele, entenderemos toda a física orbital. Primeiro, vamos nos fazer uma pergunta - Qual é a força, irmão? - Em cavalos de força!



Quanta potência um motor de foguete tem?



A resposta é estranha - de maneiras diferentes, o mesmo quilograma de combustível no mesmo motor fornece uma quantidade diferente de energia. A razão é a velocidade diferente na qual esse combustível é usado, quanto maior a velocidade do próprio foguete, mais energia o motor dá, e o mesmo motor acelerando lateralmente (em relação à velocidade atual) dará menos energia do que ao acelerar para frente.



Vejamos 2 exemplos bons e ilustrativos imediatamente. Um do YouTube do cientista de garagem Igor Beletsky, que demonstrou o efeito Obert com uma seringa, elástico e outra coisa, e o segundo exemplo da Wikipedia.

Experiência de artesanato.

Fonte: canal de Igor Beletsky no YouTube

Da Wikipedia

Em um vídeo do YouTube - você pode até ver esse efeito com seus próprios olhos, para entender por que isso está acontecendo, vamos considerar a energia cinética e "térmica" separadamente.



Tudo que precisamos saber sobre a energia cinética no contexto da mecânica orbital é a terceira lei de Newton: - A força de ação é igual à força de reação F = -F. Essa. Se lançarmos algo para frente a uma velocidade de 10 m / s, então algo necessariamente voará na direção oposta com a mesma velocidade de 10 m / s (com as mesmas massas).



E também precisamos da fórmula para a própria energia $$$E=\frac{mv^2}{{2}}$ (massa * velocidade ao quadrado / 2), para não me preocupar com a divisão constante por 2, sempre tomarei uma massa de 2 kg. - então a energia será igual apenas ao quadrado da velocidade. Por exemplo, a uma velocidade de 10 m / s, a energia é 10 * 10 = 100 Joules (para cada 2 kg).



Então, vamos imaginar um canhão sobre rodas que rola e vamos acelerar o canhão com tiros. Tomamos a massa dos grãos de 2 kg. Ele atira a uma velocidade de +1 m / s (fraco, é claro, mas é fácil de contar). Digamos que a arma rola a uma velocidade de 2 m / se atira na direção oposta - ou seja,



O núcleo do canhão antes do tiro tinha uma velocidade de 2 m / se sua energia era 2 ao quadrado = 4 joules, depois do tiro sua velocidade passou a ser 1 m / se a energia era 1 J. - ou seja, após o tiro, o núcleo perdeu 3 J, e o canhão consequentemente recebeu esta energia. Não contaremos a massa e a velocidade da arma, outra coisa é importante para nós.



Agora imagine que o canhão se move 3 m / s, antes do tiro o núcleo tem uma energia de 3 ao quadrado = 9 J, e depois do tiro 2 ao quadrado = 4 J, ou seja, desta vez o núcleo já perdeu 5 joules, etc. quanto maior a velocidade do canhão, mais energia o núcleo perde. Então a pólvora dá mais energia? - Não, o ganho de energia a cada tiro aumenta, mas de onde vem a velocidade inicial do canhão? Dos mesmos disparos, e para que tenhamos 1 núcleo a uma velocidade de 4 m / s, precisamos disparar 5 núcleos a uma velocidade mais baixa (o número 5 é do teto, mas você entendeu) - ou seja, a energia adicional é obtida das fotos anteriores. Agora vamos ver como funciona a própria pólvora.

Como a pólvora cria impulso

Embora não vamos tirar sua infância da pobre Greta, e pegar um painel solar católico ortodoxo , carregue as baterias e considere a energia de uma forma que seja mais compreensível para uma pessoa moderna. A eletricidade é medida em Watts e 1 Watt = 1 Joule (eles têm significados físicos diferentes, mas o resultado final é o mesmo = aceleração = para acelerar 2 kg. Para 10 m / s, 100 Watts = 100 J. são necessários.) Agora, pegamos uma roda esférica no vácuo com 2- com pesos nas bordas, começamos a girar com um motor elétrico e jogar os pesos em direções diferentes. Os pesos são, como sempre, 2 kg, a roda em si não nos interessa e vamos considerar a energia gasta apenas para destorcer os pesos. Vamos aumentá-los até 10 m / s, para isso precisamos de 10 * 10 = 100 W para cada carga.











Tudo é simples aqui, gastou 200 watts = recebeu 2 cargas a uma velocidade de 10 m / s em direções opostas. Agora vamos adicionar a velocidade à própria roda = 10 m / s.







E aqui vemos uma imagem interessante.



Para desenrolar, também gastamos 100 J para cada carga = 200 J. +200 J. Cada carga teve inicialmente (ambas se moviam com a roda de 10 m / s).



A carga acelerada dobrou sua velocidade e voou a uma velocidade de 20 m / s, e sua energia aumentou 4 vezes - até 400 J. - na verdade, ela tirou toda a energia em geral - ambos +200 gastos no destorcimento de ambos, e a energia da carga que desacelerou - outro +100 J. (+100 ele tinha inicialmente) - A lei da conservação do momento é uma lei muito atrevida - o acelerado leva tudo. Em vez disso, a eficiência durante a aceleração aumenta de 50% na velocidade zero para 100% em uma velocidade de ejeção igual à velocidade da própria roda.



A mesma coisa acontece em um foguete que queima / ejeta combustível a uma velocidade de ~ 3.000 m / se com a aceleração a eficiência do motor aumenta, mas para entrar em uma órbita circular, é necessária uma velocidade de pelo menos 7.900 m / s e vamos ver o que acontece se a velocidade da própria roda for mais taxa de ejeção.







Aqui gastamos novamente 200 J, e o acelerado aumentou sua energia de 1600 para 2500 = recebeu 900 J = e novamente consumiu toda a energia gasta no desenrolamento de 200 J e +700 J, que a carga que voou de volta perdeu (1600-900 = 700) ... Às vezes, eles dizem que a eficiência de um motor de foguete é superior a 100%, mas você precisa entender que 2 leis de conservação funcionam aqui ao mesmo tempo (a lei da conservação da energia e a lei da conservação do momento). Vamos considerá-los no quadro da física clássica - em que o momento é uma propriedade do espaço (se jogarmos uma pedra no vácuo e sem gravidade a uma velocidade de 10 m / s - então ela nunca irá parar e sempre voará a uma velocidade de 10 m / s - portanto que o espaço é - uniforme, simétrico e sem atrito) - o momento é descrito por três leis de Newton.



E a energia é…. o inferno sabe o quê, mas é descrito por três leis da termodinâmica, você não pode descobrir sem entropia e o gato de Schrödinger - felizmente na mecânica orbital podemos fazer sem entender de onde vem a energia - vamos considerá-la como uma propriedade da matéria - "a gasolina queima porque ela gasolina ", e qualquer motor de foguete tem o seguinte parâmetro: Impulso específico.







Multiplicamos esse número por 10 e obtemos a velocidade de escape do combustível do bico - para o segundo estágio do Falcon 9, é 348 * 10 = 3 480 m / s, a partir desse parâmetro podemos entender tudo o que precisamos. E ficaremos contentes com a relatividade de Laplace - não importa a que velocidade jogamos fora a massa - no exemplo com uma roda e 2 corpos, os pesos sempre voam na mesma velocidade + -10 m / s em relação à própria roda, e no contexto de um foguete é significa que se 1 kg de combustível pode acelerar um foguete de 0 a 10 m / s, então o mesmo quilo de combustível pode acelerar o foguete de 10.000 a 10.010 m / s, apesar do fato de que no segundo caso, o foguete receberá mil vezes mais energia - isso é chamado de efeito Aubert.



Agora vamos voltar ao primeiro exemplo do foguete de garagem. Lá na velocidade - a eficiência do "motor" da bola era maior, mas antes de mais nada a questão era a gravidade - para elevar a bola a uma altura é preciso gastar energia, e quando ela cair, ela volta, e se medimos a velocidade da bola no chão, então no primeiro caso a bola caiu de uma altura maior e bateu com mais força, e na segunda de uma altura menor e bateu mais fraca - ele deu mais energia, porque tinha mais energia inicialmente - recebeu do experimentador que a elevou a uma altura e na Terra do efeito Oberth para obter "Lucro" não é realista.



Mas com Júpiter a situação é diferente. Eu escrevi em detalhes sobre gravidade e velocidades cósmicas no último artigo, aqui será muito curto. O fato é que a gravidade não dá / tira velocidade (km / s), mas energia (Joules). E no caso de Júpiter, começamos a "cair" sobre ele a uma velocidade cerca de zero e na abordagem mais próxima aceleramos para 50 km / s (recebemos 2.500 MJ de energia para cada 2 kg), ligamos os motores e aceleramos para 55 km / se nossa energia se tornou 55 * 55 = 3025 MJ, e quando voamos "além da fronteira" de sua gravidade - ele pegou de volta não a velocidade (50 km / s), mas a energia que ele nos deu (2500 MJ). existem 3025-2500 = 525 MJ restantes, para obter a velocidade da energia extraímos a raiz quadrada = 22,9 km / s. Aqui conseguimos exatamente o “lucro”, pois não decolamos de Júpiter e nunca tivemos uma velocidade de 50 km / s.É muito conveniente pensar na gravidade como um buraco.







E no caso de Júpiter, nós meio que "puxamos" o combustível de uma profundidade de 10 mil quilômetros (da Terra) e o jogamos na "profundidade" de 200 mil quilômetros e voamos para fora do poço, e a maior parte do combustível permaneceu na profundidade deste poço. (na órbita de Júpiter), embora pudéssemos ter nos aproximado do Sol da mesma forma e o efeito teria sido ainda maior - quanto mais próximo do corpo massivo - maior a "profundidade". Portanto, durante os voos interplanetários, o efeito Obert pode realmente dar "lucro" e é sempre usado, mas antes da partida da Terra - toda a energia adicional é retirada da queima das toneladas anteriores de combustível.

Fórmula de Tsiolkovsky

Como o combustível sai sempre na mesma velocidade = o foguete obtém a mesma aceleração, a margem de “velocidade” do foguete pode ser medida em km / s (velocidade característica), por exemplo, a velocidade característica de 10 km / s significa que o foguete pode acelerar de 0 a 10 km / s , ou primeiro acelerar em 6, depois desacelerar em 1 e novamente acelerar em 3 (para um total de 10). E a massa do combustível depende diretamente da velocidade com que o combustível é ejetado do bico (impulso específico), e então surge a maldição de Tsiolkovsky.

$$

$$V=I*ln(\frac{m_1}{{m_2}})$$

V-Velocidade final do foguete

I-Impulso específico

M1- Massa inicial do foguete com combustível

M2- Massa final do foguete sem combustível



Se tomarmos um foguete com massa de 271 kg inteiramente constituído de combustível e com impulso específico de 3 km / s, depois com aceleração de 0 a 3 km / s, a massa de combustível diminuirá em 2,71 vezes (número e) e teremos 271 / 2,71 = 100 kg de combustível, com uma aceleração de 3 km / s, até 6 km / s, o mesmo acontecerá de novo e aqui haverá novamente 2,71 vezes menos combustível 100 / 2,71 = 37 kg e assim por diante. Como o projeto do foguete não pesa 0 (normalmente o peso da estrutura é de 10%), então podemos pegar o modificador 3 com segurança. Vou deixar um exemplo sob o spoiler.





Embora tenhamos simplificado muito, o número acabou ficando muito próximo da realidade (idealmente, você precisa de apenas ~ 18 km / s), e o foguete Saturn 5 que carregou macacos falantes para a Lua teve uma massa de lançamento de 3.000 toneladas e apenas 5 toneladas retornaram da Lua = 600 vezes menos. E este foguete tinha o tamanho de um prédio de 30 andares (110 m). Na verdade, é quase impossível acelerar mais de 6 vezes mais rápido do que o impulso específico. Embora por 50 anos eles tenham prometido um motor nuclear com um impulso específico de 8.000 m / s, e com tal motor, um voo de ida e volta à Lua exigiria apenas 8 kg. combustível, mas até agora este motor permanece do outro lado da TV. Embora na realidade ainda pior, os propulsores de alto RI aceleram por muito tempo e muitas vezes nem conseguem superar a aceleração da gravidade na Terra, e não são adequados para partir da superfície.e a maioria dos horrores acontecem no início.



Para chegar à altura da lua, é necessária uma velocidade de lançamento de ~ 11 km / s, e a principal desvantagem dos foguetes é que eles não aceleram instantaneamente. E embora o efeito Oberth não dê lucro na Terra, pode ser completamente perdido, pois além do impulso específico, o foguete possui um parâmetro importante para o lançamento: Empuxo.







Dividimos quilo Newtons em toneladas 7680/549 = ~ 14 m / s, e obtemos a aceleração do foguete por segundo, e na superfície da Terra a aceleração da gravidade é ~ 10 m / $$$^2$ , e se o motor funcionasse por 10 segundos no vácuo, aceleraríamos em 140 m / s (excluindo a diminuição da massa do foguete), mas devido à gravidade, aceleramos em apenas 40 m / s, e a eficiência do motor depende da velocidade atual , e como no caso de um foguete de garagem, quando ele recebe mais energia da bola em uma altitude mais baixa, o processo oposto ocorre para um foguete decolando, e quanto mais rápido o foguete sobe, mais rápido a energia cinética se transforma em energia potencial e menos energia fornece combustível, ou melhor, a eficiência o motor ainda cresce, mas não tão rápido quanto poderia se estivéssemos acelerando com uma subida mínima. Portanto, quanto mais o foguete é inclinado em direção ao horizonte, mais lentamente a altitude cresce e obtemos mais do efeito Aubert. Mas então nos esfregamos contra a atmosfera por mais tempo. Embora a atmosfera crie muitas vezes menos perdas,em comparação com o benefício que estamos perdendo - a fricção cria temperatura e precisamos de um escudo térmico mais pesado que terá que ser colocado em órbita. Mas isso não é tudo, depois de ~ 2 minutos ~ 75% do combustível queima e a massa diminui quase 4 vezes, mas temos o mesmo motor e, como queimava ~ 2,5 toneladas por segundo, ele queima, apenas no início ele estava empurrando ~ 600 toneladas com uma aceleração de 14 m / s, e agora ele está empurrando 150 toneladas com uma aceleração de 14 * 4 = 56 m / s = as forças G aumentaram 4 vezes. Claro, podemos reduzir o suprimento de combustível, mas então as perdas gravitacionais aumentarão (esses são os últimos segundos antes da separação do primeiro estágio). Em última análise, tudo isso leva ao fato de que perdemos cerca de metade do combustível para as chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja mais provavelmente um lucro perdido).Mas isso não é tudo, depois de ~ 2 minutos ~ 75% do combustível queima e a massa diminui quase 4 vezes, mas temos o mesmo motor e, como queimava ~ 2,5 toneladas por segundo, ele queima, apenas no início ele estava empurrando ~ 600 toneladas com uma aceleração de 14 m / s, e agora ele está empurrando 150 toneladas com uma aceleração de 14 * 4 = 56 m / s = as forças G aumentaram 4 vezes. Claro, podemos reduzir o suprimento de combustível, mas então as perdas gravitacionais aumentarão (esses são os últimos segundos antes da separação do primeiro estágio). Em última análise, tudo isso leva ao fato de que perdemos cerca de metade do combustível para as chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja mais provavelmente um lucro perdido).Mas isso não é tudo, depois de ~ 2 minutos ~ 75% do combustível queima e a massa diminui em quase 4 vezes, mas temos o mesmo motor e, como queimava ~ 2,5 toneladas por segundo, ele queima, apenas no início ele estava empurrando ~ 600 toneladas com uma aceleração de 14 m / s, e agora ele está empurrando 150 toneladas com uma aceleração de 14 * 4 = 56 m / s = as forças G aumentaram 4 vezes. Claro, podemos reduzir o suprimento de combustível, mas então as perdas gravitacionais aumentarão (esses são os últimos segundos antes da separação do primeiro estágio). Em última análise, tudo isso leva ao fato de que perdemos cerca de metade do combustível para essas chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja mais provavelmente um lucro perdido).apenas no início ele estava empurrando ~ 600 toneladas com uma aceleração de 14 m / s, e agora ele está empurrando 150 toneladas com uma aceleração de 14 * 4 = 56 m / s = as forças G aumentaram 4 vezes. Claro, podemos reduzir o suprimento de combustível, mas então as perdas gravitacionais aumentarão (esses são os últimos segundos antes da separação do primeiro estágio). Em última análise, tudo isso leva ao fato de que perdemos cerca de metade do combustível para as chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja mais provavelmente um lucro perdido).apenas no início ele estava empurrando ~ 600 toneladas com uma aceleração de 14 m / s, e agora ele está empurrando 150 toneladas com uma aceleração de 14 * 4 = 56 m / s = as forças G aumentaram 4 vezes. Claro, podemos reduzir o suprimento de combustível, mas então as perdas gravitacionais aumentarão (esses são os últimos segundos antes da separação do primeiro estágio). Em última análise, tudo isso leva ao fato de que perdemos cerca de metade do combustível para as chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja mais provavelmente um lucro perdido).que estamos perdendo cerca de metade do combustível para essas chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja um lucro perdido).que estamos perdendo cerca de metade do combustível para essas chamadas perdas gravitacionais (embora isso seja um lucro perdido).



Uma vez que o combustível deve ser jogado fora (queimado) a uma altitude mínima com uma aceleração ascendente mínima, os foguetes são primeiro acelerados para a primeira velocidade cósmica (~ 7,9 km / s para a Terra) e colocados na órbita circular mais baixa (LEO 180-200 km) e absolutamente não é importante onde você voa para a Lua / Marte ou GSO, primeiro você precisa ir para o movimento circular e parar de "discutir" com a gravidade.



Fuh, tendo passado por todas essas sobrecargas, perdas gravitacionais, uma atmosfera de fogo e outros horrores próximos da Terra - nos encontramos em uma órbita de baixa referência (LEO ~ 180 km). Digamos que precisamos ir para uma órbita geoestacionária (a uma altitude de ~ 35.000 km). Você provavelmente já viu a trajetória mais idiota da transição entre as órbitas muitas vezes nos sucessos de bilheteria de Hollywood - quando o foguete é girado verticalmente e os motores são ligados contra a gravidade. Na órbita mais baixa, há apenas 200 km até a Terra - 3 vezes menos do que de Moscou a São Petersburgo !!! .. A aceleração da queda livre nesta altitude é apenas 5% menor e chega a ~ 9,2 m / s por segundo. Estamos constantemente caindo, mas por causa da velocidade de avanço de 7,9 km / s, a Terra redonda está constantemente “escorregando debaixo de nossos pés”, portanto, embora estejamos caindo constantemente, nossa altura não muda. E felizmenteestando em uma órbita circular, só podemos acelerar para a frente e a gravidade não vai interferir em nós ...



Mas há outra opção, menos idiota em comparação com a aceleração, mas não menos idiota em geral. Vamos dar uma olhada nisso também, relinchinho limpo.



Estamos avançando, acelerando para cima, a gravidade vai interferir em nós, mas temos 3 dimensões !!! Podemos acelerar lateralmente. O que vai acontecer?

Por conveniência, vamos pegar uma velocidade de foguete de 8 km / se uma velocidade de decolagem do propelente de 8 km / s, e ver que velocidade o combustível terá após a decolagem.







Então, inicialmente o combustível avançou 8 km / s (64 MJ) junto com o foguete, então + 8 km / s (+64 MJ) voou para a esquerda em relação ao foguete, e podemos calcular o ângulo (45 graus) e dizer que o combustível se move 11,31 km / s em relação à imagem e sua energia é 128 MJ, ou podemos não considerar o ângulo e dizer que o combustível se move 8 km / s para a esquerda (64 MJ) e ao mesmo tempo 8 km / s para cima (64 MJ), mas sua energia ainda é 128 MJ. Quer dizer, o combustível acelerou mesmo, mas íamos acelerar o foguete ... Meu Deus, o que aconteceu com o foguete !? Ele diminuiu a velocidade e está prestes a cair na Terra?



Não se preocupe, está tudo bem com o foguete - ele também acelerou e acelerou nos mesmos 64 MJ, para calcular o ângulo e a velocidade, você precisa saber a diferença de massas, mas outra coisa é importante para nós. Na verdade, obtivemos o mesmo que no primeiro exemplo com a roda, quando ela não se moveu e tínhamos 2 pesos acelerados em direções opostas, tendo recebido a mesma energia, e a eficiência foi então de 50% - uma surpresa - o efeito Obert depende não só da velocidade, mas também da direção e para de funcionar em qualquer desvio do vetor de velocidade atual. Neste exemplo, recebemos 3 vezes menos energia do que se jogássemos combustível de volta, e isso com um impulso nuclear de 8 km / s (a 3 km / s ~ 6 vezes menos) - isso é chamado de perdas nas manobras e, na verdade, depois de entrar em órbita, é quase impossível virar à esquerda / direita e, portanto, os foguetes são acelerados apenas para frente,e se, ao entrar em órbita, você errar pelo menos 30 graus, é mais barato lançar um novo foguete do que mudar o vetor de velocidade deste. Felizmente, na era do GPS e dos computadores, os foguetes entram em órbita com altíssima precisão e as perdas de manobra são próximas de zero.

Como escalar de uma altura de 200 km para uma altitude de 35.000 km?

Considerando tudo o que foi dito acima, a única direção de aceleração do foguete é para frente e perpendicular à gravidade.







Ao acelerar perpendicularmente à gravidade - a altura aumenta do lado oposto do planeta (corpo gravitando) e para voar da órbita de referência baixa (~ 200 km + velocidade ~ 8 km / s) para a órbita geoestacionária (~ 35.000 km + velocidade ~ 3 km / s ), precisamos acelerar para ~ 10,4 km / s (8 + 2,4), nossa órbita circular se tornará elíptica e no lado oposto subiremos a uma altitude de 35.000 km, e nossa velocidade será de 1,7 km / s (em a gravidade da distância consome energia). Neste ponto, iremos novamente nos mover perpendicularmente à gravidade e precisamos acelerar para ~ 3 km / s, a fim de aumentar a altitude do lado oposto novamente e tornar nossa órbita perfeitamente redonda - Isso se chama vôo de Homan e é a maneira mais barata de viajar no espaço - nós sempre aceleramos apenas para a frente e a gravidade nunca nos incomoda.



Os voos entre os planetas também são feitos ao longo da mesma trajetória e, como você já deve ter adivinhado, embora a distância mínima da Terra a Marte seja de ~ 55 milhões de quilômetros, isso quase não afeta nada, porque chegaremos a Marte do lado oposto do Sol depois de passar cerca de 400 milhões. km - é por isso que o vôo dura cerca de 8 meses.

É extremamente difícil reduzir o tempo de vôo, ou melhor, voar rapidamente para fora da Terra, é fácil e a uma velocidade inicial de ~ 16,5 km / s chegaremos a Marte em 3 meses, mas ao nos aproximarmos não teremos os mesmos vetores de velocidade. Para simplificar, vamos mover 1 km / se Marte 1 km / s, mas ao mesmo tempo vamos voar para a frente e Marte para a esquerda e precisaremos de um impulso de frenagem gigante. Mais precisamente, a diferença nas velocidades será de 21 km / s, + também precisamos de 16,5 km / s para um lançamento da Terra = 37,5 km / s = a massa do próprio foguete.

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Se seu avô era um reptiliano abastado e deixou um legado de algumas toneladas de antimatéria, então é claro que você pode voar para Marte ao longo de qualquer trajetória e a qualquer velocidade (até mesmo todo fim de semana). Mas a prática mostra que a maioria dos Reptilianos pobres, que nem mesmo têm dinheiro para seu próprio disco voador, voam para a Terra - você viu pelo menos um OVNI estacionando? - é isso - porque os Reptilianos chegam de táxi.



Portanto, tudo o que nos resta é um voo Homanovsky de baixo custo. Mas não tenha pressa para se desesperar - a mecânica orbital é muito paradoxal. Por que você acha que, após o vôo dos humanos para a lua, 4 rovers de Marte foram enviados a Marte em 50 anos, e apenas 1 (e depois chinês) foi enviado ao rover da Lua?





Tabela: V.I. Levantovsky A mecânica do voo espacial em uma apresentação elementar.

Nota: Cálculos de Levantovsky levando em conta perdas.



E tudo porque para chegar à Lua você precisa de uma velocidade inicial de 11,1 km / s (não levo em consideração as perdas - essa é uma vazão ideal), e para ir a Marte você precisa de uma velocidade inicial de 11,5 km / s, apenas 0,4 km / s mais, mas ao mesmo tempo, os motores terão que desacelerar na Lua (1,83 km / s para entrar na órbita da Lua e + 1,68 km / s para pousar na superfície lunar = 3,51 km / s), e Marte pode usar a atmosfera para frear. E, de fato, é mais barato colocar um satélite na órbita marciana do que na lunar !!! Vou te contar ainda mais, para lançar um satélite ao GSO precisamos de um impulso de 10,4 km / s + depois outro 1,3 = 11,7 km / s, e para Marte 11,5 km / s (embora você precise levar em consideração que a proteção térmica não é pesa 0).

Claro, isso não se aplica aos Humanos, pois em 260 dias de vôo a Marte - os humanos comerão mais que um foguete, mas do ponto de vista da carga, é extremamente surpreendente - mandar um trator à órbita de Marte, mais barato do que à órbita da Lua.



É improvável que seja possível pousar completamente o trator na superfície de Marte (a atmosfera é muito "vazia"), mas, no entanto, a maior parte da velocidade também pode ser extinta com sua ajuda, e o desembarque de carga em Marte também é mais barato do que na Lua (ou pelo menos comparável). A atmosfera oferece possibilidades incríveis.



Retornar de Marte é, obviamente, muito mais caro do que da Lua. Embora se você sonhar um pouco e imaginar que podemos frear completamente sobre a atmosfera, precisamos de 11,5 km / s lá e 5,7 km / s de volta = 17,2 km / s, e para a Lua 11,1 há + 3, 51 * 2 (pouso / decolagem) = 18,12 km / s - ~ 0,9 km / s mais))). Mas as perdas gravitacionais no início de Marte serão maiores do que na Lua, e proteção térmica é necessária, então, na realidade, ficará 3-5 vezes mais caro (em termos de massa de combustível) para carga, e para macacos é até assustador imaginar.



Novamente, isso se estivermos transportando combustível para retornar da Terra. Se produzirmos combustível no local de pouso, a situação muda drasticamente e para a partida da Lua para a Terra precisamos de 3,51 km / s (de Marte 5,7) - o combustível lunar é mais barato do que o combustível de Marte, mas pousar em Marte é mais barato e mais fácil de construir produção em si, e a maldição de Tsiolkovsky é uma coisa muito terrível, e mesmo economizando 1 km / s no pouso, podemos enviar 1,5 vezes mais carga útil.



Surpreendentemente, colonizar Marte tem até vantagens em relação à lua. E a própria Lua é mais fácil de colonizar de Marte do que da Terra. Terra-Lua 11,1 km / se Marte-Lua 5,7 km / s. E se houvesse vida em Marte também, eles teriam colonizado nossa Lua há muito tempo.



A mecânica orbital é paradoxal - a gravidade cria um "relevo" e o sistema solar na verdade não é o mesmo que pode ser visto em um telescópio. No próximo artigo, consideraremos esse "relevo" com mais detalhes e tentaremos encontrar a resposta para a pergunta - onde está o combustível mais barato do sistema solar. E para entender esse "alívio", precisamos apenas da fórmula de Tsiolkovsky e da segunda velocidade espacial (certifique-se de ler o último artigo sobre velocidades espaciais). E tudo com os exemplos mais simples.



Aqueles que leram o último artigo sabem que tenho um Reptilóide familiar, e depois da quinta taça de Ano Novo ele me disse isso! Ele diz que eles têm a tecnologia que usam para mudar as órbitas de planetas inteiros. Primeiro eles pegam "Júpiter" e alguns pequenos "Plutão", abaixam suas órbitas mais perto do "Sol", mas "Plutão" vira na direção oposta e colide frontalmente com "Júpiter" a uma velocidade de 600 km / s cada, e embora "Júpiter" é 20.000 vezes mais pesado que "Plutão", mas devido à enorme velocidade de colisão, aquece até vários milhares de graus e começa a brilhar como uma lâmpada. E então eles jogam essa "lâmpada" de seu sistema estelar para outro a uma velocidade de 200-300 km / s. Sim, o vôo leva muito tempo - vários milhares de anos, mas eles se movem com conforto - com um mini "Sol" (ele esfria por muito tempo).Em seguida, eles voam para a estrela desejada, posicionam seu grupo de discos voadores e jogam todos os planetas de volta para sua estrela natal. E eles já coletaram vários milhares de planetas - eles já não têm onde estacioná-los. Eles até cegaram 80 "Júpiteres" em 1 e acenderam o segundo "Sol".



Ele ainda não me disse como esses discos voam, mas ele já disse muitas outras coisas, então certifique-se de assinar o canal - haverá mais tecnologias de OVNIs.



Bem, certifique-se de repassar, ou você realmente gosta do que está acontecendo com a Internet? Quando você entra nas tendências do YouTube - e lá, no topo do vídeo, Vlad é banhado em papel ... chips. Você não entende por que isso está acontecendo? - e tudo porque os alunos fazem repostagens - e você não !!! Como disse Confúcio em sua carta a Aristóteles: - Quem não quiser se repostar - vai ler o que os alunos repassam!







O que você quer no YouTube americano? - repostagem é o dever sagrado de todo usuário da Internet! Portanto, não deixe o papel de Vlad degradar a Internet !!! Para você e as gerações futuras - repasse!



O último artigo sobre velocidades cósmicas e gravidade .



Às vezes, entre estados, não estou vivo nem morto - desabo na contração .