Kutukan Tsiolkovsky dan rahmat Obert

Halo, para pembaca Habr yang budiman.



Kami terus mempelajari mekanika orbital pada satu jari dan dua energi. Dalam artikel ini, Anda akan mempelajari rumus Tsiolkovsky, efek Obert, perbedaan energi dari momentum, cara kerja roket, dan semua ini menggunakan contoh paling sederhana dengan geometri 90 derajat yang kuat.

Efek Aubert

Mari kita mulai dengan Efek Aubert, meskipun ini adalah efek yang sangat kompleks, tetapi setelah mengatasinya, kita akan memahami semua fisika orbital. Pertama, mari kita tanyakan pada diri kita sendiri pertanyaan - Apa kekuatannya, saudara? - Dalam tenaga kuda!



Berapa tenaga kuda yang dimiliki motor roket?



Jawabannya aneh - dengan cara yang berbeda, satu kilogram bahan bakar dalam mesin yang sama memberikan jumlah energi yang berbeda. Alasannya adalah perbedaan kecepatan penggunaan bahan bakar ini, semakin tinggi kecepatan roket itu sendiri, semakin banyak energi yang diberikan mesin, dan mesin yang sama yang berakselerasi ke samping (relatif terhadap kecepatan saat ini) akan memberikan energi yang lebih sedikit daripada saat mempercepat ke depan.



Mari kita lihat 2 contoh yang bagus dan ilustrasi segera. Satu dari YouTube dari ilmuwan garasi Igor Beletsky yang mendemonstrasikan efek Obert dengan jarum suntik, karet gelang, dan lain-lain, dan contoh kedua dari Wikipedia.

Eksperimen kerajinan tangan.

Sumber: Saluran YouTube Igor Beletsky

Dari Wikipedia

Dalam video dari YouTube - Anda bahkan dapat melihat efek ini dengan mata kepala Anda sendiri, untuk memahami mengapa hal ini terjadi, mari pertimbangkan energi kinetik dan "termal" secara terpisah.



Yang perlu kita ketahui tentang energi kinetik dalam konteks mekanika orbital adalah hukum ketiga Newton: - Gaya aksi sama dengan gaya reaksi F = -F. Itu. Jika kita melempar sesuatu ke depan dengan kecepatan 10 m / s, maka sesuatu akan terbang ke arah yang berlawanan dengan kecepatan yang sama yaitu 10 m / s (dengan massa yang sama).



Dan kita juga membutuhkan rumus untuk energinya sendiri $$$E=\frac{mv^2}{{2}}$ (massa * kecepatan kuadrat / 2), agar tidak repot dengan pembagian konstan 2, saya akan selalu mengambil massa 2 kg. - maka energinya akan sama dengan kecepatan kuadrat. Misalnya, pada kecepatan 10 m / s, energinya adalah 10 * 10 = 100 Joule (untuk setiap 2 kg.).



Jadi mari kita bayangkan meriam di atas roda yang berputar dan kita akan mempercepat meriam dengan tembakan. Kami mengambil massa kernel 2 kg. Ini menembak dengan kecepatan +1 m / s (lemah, tentu saja, tetapi lebih mudah untuk dihitung). Katakanlah meriam menggelinding dengan kecepatan 2 m / s dan menembak ke arah yang berlawanan - mis.



Inti meriam sebelum ditembakkan memiliki kecepatan 2 m / s dan energinya 2 kuadrat = 4 joule, setelah ditembakkan kecepatannya menjadi 1 m / s dan energinya 1 J. - yaitu setelah ditembakkan, inti tersebut kehilangan 3 J, dan meriam. karenanya menerima energi ini. Kami tidak akan menghitung massa dan kecepatan senjata, hal lain yang penting bagi kami.



Sekarang bayangkan meriam bergerak 3 m / s, sebelum tembakan inti memiliki energi 3 kuadrat = 9 J, dan setelah tembakan 2 kuadrat = 4 J, yaitu, kali ini inti sudah kehilangan 5 joule, dll. semakin tinggi kecepatan meriam, semakin banyak energi yang hilang dari inti. Jadi bubuk mesiu memberi lebih banyak energi? - Tidak, energi yang didapat dari setiap tembakan meningkat, tapi darimana kecepatan awal meriam berasal? Dari bidikan yang sama, dan agar kami memiliki 1 inti pada kecepatan 4 m / d - Anda perlu menembak 5 inti pada kecepatan yang lebih rendah (angka 5 berasal dari langit-langit, tetapi Anda memahami artinya) - yaitu, energi tambahan diambil dari bidikan sebelumnya. Sekarang mari kita lihat cara kerja bubuk mesiu itu sendiri.

Bagaimana bubuk mesiu menciptakan momentum

Meskipun mari kita tidak mengambil masa kecilnya dari Greta yang malang, dan mengambil panel surya Katolik Ortodoks , mengisi baterainya dan mempertimbangkan energi dengan cara yang lebih dapat dimengerti oleh orang modern. Listrik diukur dalam Watt, dan 1 Watt = 1 Joule (keduanya memiliki arti fisik yang berbeda, tetapi intinya sama = percepatan = untuk mempercepat 2kg. Untuk 10m / s, dibutuhkan 100 Watt = 100 J.) Sekarang kita ambil roda bulat dalam ruang hampa dengan 2- dengan beban di tepinya, kami mulai berputar dengan motor listrik dan melempar beban ke arah yang berbeda. Bobotnya, seperti biasa, 2 kg, roda itu sendiri tidak menarik bagi kami dan kami akan mempertimbangkan energi yang dihabiskan hanya untuk melepaskan beban. Mari kita gulingkan hingga 10 m / s, untuk ini kita membutuhkan 10 * 10 = 100 W untuk setiap beban.











Semuanya sederhana di sini, menghabiskan 200 watt = menerima 2 beban dengan kecepatan 10 m / s ke arah yang berlawanan. Sekarang tambahkan kecepatan roda itu sendiri = 10 m / s.







Dan di sini kita melihat gambar yang menarik.



Untuk unwinding, kami juga menghabiskan 100 J untuk setiap beban = 200 J. +200 J. Setiap beban awalnya (keduanya digerakkan dengan roda 10 m / s).



Beban yang dipercepat menggandakan kecepatannya dan terbang dengan kecepatan 20 m / s, dan energinya meningkat 4 kali lipat - hingga 400 J. - pada kenyataannya, itu menghilangkan semua energi secara umum - baik +200 yang dihabiskan untuk melepaskan keduanya, dan energi beban yang melambat - yang lain +100 J. (+100 dia awalnya) - Hukum kekekalan momentum adalah hukum yang sangat kurang ajar - yang dipercepat mengambil segalanya. Sebaliknya, efisiensi selama akselerasi meningkat dari 50% pada kecepatan nol menjadi 100% pada kecepatan ejeksi yang sama dengan kecepatan roda itu sendiri.



Hal yang sama terjadi pada roket yang membakar / mengeluarkan bahan bakar dengan kecepatan ~ 3.000 m / s dan dengan percepatan efisiensi mesin meningkat, namun untuk memasuki orbit melingkar, diperlukan kecepatan minimal 7.900 m / s dan mari kita lihat apa yang terjadi jika kecepatan roda itu sendiri lebih banyak tingkat ejeksi.







Di sini kami menghabiskan 200 J lagi, dan yang dipercepat meningkatkan energinya dari 1600 menjadi 2500 = dia menerima 900 J = dan dia kembali mengambil semua energi yang dihabiskan untuk melepaskan 200 J dan +700 J, yang mana beban yang terbang kembali hilang (1600-900 = 700) ... Terkadang mereka mengatakan bahwa efisiensi mesin roket menjadi lebih dari 100%, tetapi Anda perlu memahami bahwa 2 hukum kekekalan bekerja di sini sekaligus (hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum). Kami akan mempertimbangkannya dalam kerangka fisika klasik - di mana momentum adalah properti ruang (jika kita melempar batu dalam ruang hampa dan tanpa gravitasi dengan kecepatan 10 m / s - maka ia tidak akan pernah berhenti dan akan selalu terbang dengan kecepatan 10 m / s - oleh karena itu ruang itu - genap, simetris dan tanpa gesekan) - momentum dijelaskan oleh tiga hukum Newton.



Dan energi adalah…. neraka tahu apa, tapi itu dijelaskan oleh tiga hukum termodinamika, Anda tidak dapat mengetahuinya tanpa entropi dan kucing Schrödinger - untungnya dalam mekanika orbital kita dapat melakukannya tanpa memahami dari mana energi itu berasal - kita akan menganggapnya sebagai properti materi - “bensin terbakar karena itu bensin ", dan setiap mesin roket memiliki parameter berikut: Impuls spesifik.







Kami mengalikan angka ini dengan 10 dan kami mendapatkan kecepatan pelepasan bahan bakar dari nosel - untuk tahap kedua Falcon 9 adalah 348 * 10 = 3 480 m / s, dari parameter ini kami dapat memahami semua yang kami butuhkan. Dan kami akan puas dengan relativitas Laplace - tidak peduli berapa kecepatan kami membuang massa - dalam contoh dengan roda dan 2 benda, bobot selalu terbang dengan kecepatan yang sama + -10 m / s relatif terhadap roda itu sendiri, dan dalam konteks roket, itu adalah Artinya jika 1 kg bahan bakar dapat mempercepat roket dari 0 menjadi 10 m / s, maka satu kg bahan bakar yang sama dapat mempercepat roket dari 10.000 menjadi 10.010 m / s, padahal pada kasus kedua, roket akan menerima seribu kali lebih banyak energi - ini disebut efek Aubert.



Sekarang mari kembali ke contoh roket garasi pertama. Di sana, pada kecepatan - efisiensi "mesin" bola lebih tinggi, tetapi pertama-tama, masalahnya adalah gravitasi - untuk menaikkan bola ke ketinggian, Anda perlu mengeluarkan energi, dan ketika jatuh, bola itu kembali, dan jika kita mengukur kecepatan bola menghantam lantai, maka dalam kasus pertama bola jatuh dari ketinggian yang lebih tinggi dan memukul lebih keras, dan di detik dari ketinggian yang lebih rendah dan memukul lebih lemah - dia memberi lebih banyak energi, karena dia memiliki lebih banyak energi pada awalnya - dia menerimanya dari eksperimen yang mengangkatnya ke ketinggian dan di Bumi dari efek Oberth untuk mendapatkan "Keuntungan" tidak realistis.



Tetapi dengan Jupiter, situasinya berbeda. Saya menulis secara detail tentang gravitasi dan kecepatan kosmik di artikel terakhir, ini akan sangat singkat. Faktanya adalah bahwa gravitasi tidak memberikan / menghilangkan kecepatan (km / s), tetapi energi (Joule). Dan dalam kasus Jupiter, kami mulai "jatuh" di atasnya dengan kecepatan sekitar nol dan pada pendekatan terdekat kami berakselerasi hingga 50 km / s (kami menerima 2.500 MJ energi darinya untuk setiap 2 kg), kami menyalakan mesin dan mempercepat ke 55 km / s dan energi kita menjadi 55 * 55 = 3025 MJ, dan saat kita terbang "di luar batas" gravitasinya - dia tidak mengambil kembali kecepatannya (50 km / s), tetapi energi yang dia berikan kepada kita (2500 MJ). ada 3025-2500 = 525 MJ tersisa, untuk mendapatkan kecepatan dari energi kita ekstrak akar kuadrat = 22,9 km / s. Di sini kami mendapat "keuntungan" tepat, karena kami tidak lepas landas dari Jupiter dan kami tidak pernah memiliki kecepatan 50 km / s.Sangat mudah untuk menganggap gravitasi sebagai lubang.







Dan dalam kasus Jupiter, kami semacam "menarik" bahan bakar dari kedalaman 10 ribu kilometer (dari Bumi), dan menjatuhkannya di "kedalaman" 200 ribu kilometer dan kami terbang keluar dari lubang tersebut, dan sebagian besar bahan bakar tetap berada di kedalaman lubang ini. (di orbit Jupiter), meskipun kita bisa saja mendekati Matahari dengan cara yang sama dan efeknya akan lebih besar - semakin dekat ke benda masif - semakin besar "kedalamannya". Oleh karena itu, selama penerbangan antarplanet, efek Obert benar-benar dapat memberikan "keuntungan" dan selalu digunakan, tetapi sebelum berangkat dari Bumi - semua energi tambahan diambil dari pembakaran ton bahan bakar sebelumnya.

Rumus Tsiolkovsky

Karena bahan bakar selalu pergi dengan kecepatan yang sama = roket mendapat percepatan yang sama, margin “kecepatan” roket dapat diukur dalam km / s (kecepatan karakteristik), misalnya kecepatan karakteristik 10 km / s berarti roket dapat berakselerasi dari 0 hingga 10 km / s , atau percepat dulu 6, lalu turunkan 1, dan lagi dipercepat 3 (jadi total 10). Dan massa bahan bakar secara langsung tergantung pada kecepatan bahan bakar dikeluarkan dari nosel (impuls spesifik), dan kemudian kutukan Tsiolkovsky muncul.

$$

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

V-Kecepatan akhir roket

I-Impuls spesifik

M1- Massa awal roket dengan bahan bakar

M2- Massa akhir roket tanpa bahan bakar



Jika kita mengambil roket bermassa 271 kg yang seluruhnya terdiri dari bahan bakar dan dengan impuls spesifik 3 km / s, kemudian dengan akselerasi dari 0 hingga 3 km / s, massa bahan bakar akan berkurang 2.71 kali (angka e) dan kita akan mendapat bahan bakar 271 / 2.71 = 100 kg, dengan akselerasi 3 km / s, hingga 6 km / s, hal yang sama akan terjadi lagi dan di sini Akan ada lagi 2.71 kali lebih sedikit bahan bakar 100 / 2.71 = 37 kg, dan seterusnya. Karena desain roket tidak berbobot 0 (biasanya bobot struktur diambil 10%), maka kita dapat dengan aman mengambil modifier 3. Saya akan meninggalkan contoh di bawah spoiler.





Meskipun kami menyederhanakan banyak hal, tetapi jumlahnya ternyata sangat mendekati kenyataan (idealnya, Anda hanya perlu ~ 18 km / s), dan roket Saturn 5 yang membawa monyet yang bisa berbicara ke Bulan memiliki massa peluncuran 3.000 ton, dan hanya 5 ton yang kembali dari Bulan = 600 kali lebih sedikit. Dan roket ini berukuran 30 lantai (110 m). Nyatanya, hampir tidak mungkin untuk berakselerasi lebih dari 6 kali lebih cepat daripada impuls spesifik. Meskipun selama 50 tahun mereka menjanjikan mesin nuklir dengan impuls spesifik 8.000 m / s, dan dengan mesin seperti itu, penerbangan ke Bulan dan kembali hanya membutuhkan 8 kg. bahan bakar, tetapi sejauh ini mesin ini tetap berada di sisi lain TV. Meskipun kenyataannya masih lebih buruk, pendorong RI-tinggi berakselerasi untuk waktu yang sangat lama dan seringkali bahkan tidak dapat mengatasi percepatan gravitasi di Bumi, dan mereka tidak cocok untuk memulai dari permukaan.dan kengerian paling banyak terjadi di awal.



Untuk mencapai ketinggian bulan, diperlukan kecepatan peluncuran ~ 11 km / detik, dan kelemahan utama roket adalah roket tidak berakselerasi secara instan. Dan meskipun efek Obert tidak memberikan keuntungan di Bumi, itu bisa hilang sama sekali, karena selain dorongan spesifik, roket memiliki parameter penting untuk peluncuran: Daya dorong.







Kami membagi kilo Newton menjadi ton 7680/549 = ~ 14 m / s, dan kami mendapatkan percepatan roket per detik, dan di permukaan bumi percepatan gravitasi adalah ~ 10 m / $$$^2$ , dan jika mesin bekerja selama 10 detik dalam ruang hampa, kami akan berakselerasi 140 m / s (tidak termasuk penurunan massa roket), tetapi karena gravitasi, kami berakselerasi hanya 40 m / s, dan efisiensi mesin tergantung pada kecepatan saat ini. , dan seperti dalam kasus roket garasi, ketika menerima lebih banyak energi dari bola di ketinggian yang lebih rendah, proses sebaliknya terjadi untuk roket lepas landas, dan semakin cepat roket naik, semakin cepat energi kinetik berubah menjadi energi potensial dan semakin sedikit energi yang diberikan bahan bakar, atau lebih tepatnya efisiensi mesinnya masih bertambah, tapi tidak secepat yang kami bisa jika kami berakselerasi dengan tanjakan minimum. Oleh karena itu, semakin miring roket ke arah cakrawala, semakin lambat ketinggiannya tumbuh dan kita mendapatkan lebih banyak dari efek Aubert. Tapi kemudian kita bergesekan dengan atmosfer lebih lama. Meskipun atmosfer menciptakan kerugian berkali-kali lipat lebih sedikit,dibandingkan dengan manfaat yang hilang - gesekan menciptakan suhu dan kita membutuhkan pelindung termal yang lebih berat yang pada akhirnya harus ditarik ke orbit. Tapi bukan itu saja, setelah ~ 2 menit ~ 75% bahan bakar terbakar habis dan massa berkurang hampir 4 kali lipat, tetapi kami memiliki mesin yang sama dan, karena membakar ~ 2,5 ton per detik, bahan bakar terbakar, hanya pada awalnya dia mendorong ~ 600 ton dengan percepatan 14 m / s, dan sekarang dia mendorong 150 ton dengan percepatan 14 * 4 = 56 m / s = G-force bertambah 4 kali lipat. Tentu saja, kami dapat mengurangi pasokan bahan bakar, tetapi kemudian kehilangan gravitasi akan meningkat (ini adalah detik-detik terakhir sebelum pemisahan tahap pertama). Pada akhirnya, semua ini mengarah pada fakta bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih mungkin merupakan keuntungan yang hilang).Tapi bukan itu saja, setelah ~ 2 menit ~ 75% bahan bakar terbakar habis dan massa berkurang hampir 4 kali lipat, tetapi kami memiliki mesin yang sama dan, karena membakar ~ 2,5 ton per detik, bahan bakar terbakar, hanya pada awalnya dia mendorong ~ 600 ton dengan percepatan 14 m / s, dan sekarang dia mendorong 150 ton dengan percepatan 14 * 4 = 56 m / s = G-force bertambah 4 kali lipat. Tentu saja, kita dapat mengurangi pasokan bahan bakar, tetapi kemudian kehilangan gravitasi akan meningkat (ini adalah detik-detik terakhir sebelum pemisahan tahap pertama). Pada akhirnya, semua ini mengarah pada fakta bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih mungkin merupakan keuntungan yang hilang).Tapi bukan itu saja, setelah ~ 2 menit ~ 75% bahan bakar terbakar habis dan massa berkurang hampir 4 kali lipat, tetapi kami memiliki mesin yang sama dan, karena membakar ~ 2,5 ton per detik, bahan bakar terbakar, hanya pada awalnya dia mendorong ~ 600 ton dengan percepatan 14 m / s, dan sekarang dia mendorong 150 ton dengan percepatan 14 * 4 = 56 m / s = G-force bertambah 4 kali lipat. Tentu saja, kita dapat mengurangi pasokan bahan bakar, tetapi kemudian kehilangan gravitasi akan meningkat (ini adalah detik-detik terakhir sebelum pemisahan tahap pertama). Pada akhirnya, semua ini mengarah pada fakta bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih mungkin merupakan keuntungan yang hilang).hanya pada awalnya dia mendorong ~ 600 ton dengan percepatan 14 m / s, dan sekarang dia mendorong 150 ton dengan percepatan 14 * 4 = 56 m / s = G-force bertambah 4 kali lipat. Tentu saja, kami dapat mengurangi pasokan bahan bakar, tetapi kemudian kehilangan gravitasi akan meningkat (ini adalah detik-detik terakhir sebelum pemisahan tahap pertama). Pada akhirnya, semua ini mengarah pada fakta bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih mungkin merupakan keuntungan yang hilang).hanya pada awalnya dia mendorong ~ 600 ton dengan percepatan 14 m / s, dan sekarang dia mendorong 150 ton dengan percepatan 14 * 4 = 56 m / s = G-force bertambah 4 kali lipat. Tentu saja, kita dapat mengurangi pasokan bahan bakar, tetapi kemudian kehilangan gravitasi akan meningkat (ini adalah detik-detik terakhir sebelum pemisahan tahap pertama). Pada akhirnya, semua ini mengarah pada fakta bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih mungkin merupakan keuntungan yang hilang).bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih merupakan keuntungan yang hilang).bahwa kita kehilangan sekitar setengah dari bahan bakar untuk apa yang disebut kerugian gravitasi (meskipun ini lebih merupakan keuntungan yang hilang).



Karena bahan bakar harus dibuang (dibakar) pada ketinggian minimum dengan percepatan ke atas yang minimum, roket-roket tersebut pertama-tama dipercepat ke kecepatan kosmik pertama (~ 7,9 km / s untuk Bumi) dan ditempatkan di orbit melingkar terendah (LEO 180-200 km) dan sama sekali tidak penting saat Anda terbang ke Bulan / Mars atau GSO, Anda harus terlebih dahulu melakukan gerakan melingkar dan berhenti "berdebat" dengan gravitasi.



Fuh, setelah melalui semua kelebihan beban ini, kehilangan gravitasi, atmosfer yang membara, dan kengerian dekat bumi lainnya - kita menemukan diri kita berada dalam orbit referensi rendah (LEO ~ 180 km). Katakanlah kita perlu pergi ke orbit geostasioner (pada ketinggian ~ 35.000 km). Anda mungkin telah melihat lintasan transisi paling tolol dari orbit berkali-kali dalam film blockbuster Hollywood - ketika roket diputar secara vertikal dan mesin dihidupkan melawan gravitasi. Di orbit terendah, hanya ada 200 km ke bumi - 3 kali lebih kecil dari Moskow ke St. Petersburg !!! .. Akselerasi jatuh bebas di ketinggian ini hanya 5% lebih sedikit, dan berjumlah ~ 9,2 m / s per detik. Kita terus-menerus jatuh, tetapi karena kecepatan maju 7,9 km / detik, bumi yang bulat terus-menerus "menjauh dari kaki kita", jadi meskipun kita terus-menerus jatuh, ketinggian kita tidak berubah. Dan untungnyaberada di orbit melingkar, kita hanya dapat mempercepat ke depan dan gravitasi tidak akan mengganggu kita ...



Tapi ada pilihan lain, kurang tolol dibandingkan dengan ngebut, tapi tidak kalah tolol secara umum. Mari kita lihat juga, jadi, meringkik bersih.



Kami bergerak maju, mempercepat ke atas, gravitasi akan mengganggu kami, tetapi kami memiliki 3 dimensi !!! Kami bisa berakselerasi ke samping. Apa yang akan terjadi?

Untuk kenyamanan, mari kita gunakan kecepatan roket 8 km / detik dan kecepatan lepas landas bahan bakar 8 km / detik, dan lihat kecepatan bahan bakar setelah lepas landas.







Jadi awalnya bahan bakar bergerak maju 8 km / s (64 MJ) bersama roket, kemudian + 8 km / s (+64 MJ) terbang ke kiri relatif terhadap roket, dan kita dapat menghitung sudut (45 derajat) dan mengatakan bahwa bahan bakar bergerak 11,31 km / s relatif terhadap gambar dan energinya 128 MJ, atau kita tidak dapat mempertimbangkan sudut dan mengatakan bahwa bahan bakar bergerak 8 km / s ke kiri (64 MJ) dan pada saat yang sama naik 8 km / s (64 MJ), tetapi energinya masih 128 MJ. Artinya, bahan bakarnya tetap dipercepat, tapi kami akan mempercepat roketnya ... Ya Tuhan, apa yang terjadi dengan roketnya !? Apakah itu melambat dan akan jatuh ke bumi?



Jangan khawatir, semuanya baik-baik saja dengan roket - roket juga dipercepat, dan dipercepat dengan 64 MJ yang sama, untuk menghitung sudut dan kecepatan, Anda perlu mengetahui perbedaan massa, tetapi ada hal lain yang penting bagi kami. Faktanya, kami mendapatkan hal yang sama seperti pada contoh pertama dengan roda, ketika roda tidak bergerak dan kami memiliki 2 beban yang dipercepat dalam arah berlawanan, setelah menerima energi yang sama, dan efisiensinya kemudian 50% - kejutan - efek Obert tidak hanya bergantung pada kecepatan, tetapi juga dari arah dan berhenti bekerja pada setiap deviasi dari vektor kecepatan saat ini. Dalam contoh ini, kami menerima energi 3 kali lebih sedikit daripada jika kami membuang bahan bakar kembali, dan ini dengan impuls nuklir 8 km / s (pada 3 km / s ~ 6 kali lebih sedikit) - ini disebut kerugian pada manuver, dan faktanya, setelah memasuki orbit, hampir tidak mungkin untuk berbelok ke kiri / kanan dan oleh karena itu roket hanya dipercepat ke depan,dan jika, saat memasuki orbit, Anda kehilangan setidaknya 30 derajat, maka lebih murah meluncurkan roket baru daripada mengubah vektor kecepatan yang satu ini. Untungnya, di era GPS dan komputer, roket memasuki orbit dengan akurasi yang sangat tinggi, dan kerugian manuver mendekati nol.

Bagaimana cara mendaki dari ketinggian 200 km ke ketinggian 35.000 km?

Mempertimbangkan semua hal di atas, satu-satunya arah percepatan roket adalah ke depan dan tegak lurus dengan gravitasi.







Saat berakselerasi tegak lurus terhadap gravitasi - ketinggian meningkat dari sisi berlawanan planet (benda gravitasi) dan terbang dari orbit referensi Rendah (~ 200 km + kecepatan ~ 8 km / s) ke orbit Geostasioner (~ 35.000 km + kecepatan ~ 3 km / s ), kita perlu berakselerasi hingga ~ 10,4 km / s (8 + 2,4), orbit melingkar kita akan menjadi elips dan di sisi berlawanan kita akan naik ke ketinggian 35.000 km, dan kecepatan kita akan menjadi 1,7 km / s (pada jarak gravitasi membutuhkan energi). Pada titik ini, kita akan kembali bergerak tegak lurus terhadap gravitasi dan kita perlu mempercepat hingga ~ 3 km / s, untuk meningkatkan ketinggian dari sisi yang berlawanan lagi dan membuat orbit kita bulat sempurna - Ini disebut penerbangan Homan dan ini adalah cara termurah untuk bepergian di luar angkasa - kita selalu kita mempercepat hanya ke depan dan gravitasi tidak pernah mengganggu kita.



Penerbangan antar planet juga dilakukan di sepanjang lintasan yang sama, dan seperti yang mungkin sudah Anda duga, meskipun jarak minimum dari Bumi ke Mars adalah ~ 55 juta kilometer, hal ini hampir tidak mempengaruhi apa pun, karena kita akan tiba di Mars dari sisi berlawanan Matahari setelah melewati sekitar 400 juta. km - itulah sebabnya penerbangan berlangsung sekitar 8 bulan.

Sangat sulit untuk mengurangi waktu terbang, atau lebih tepatnya untuk terbang cepat dari Bumi, itu mudah dan pada kecepatan peluncuran ~ 16,5 km / s kita akan mencapai Mars dalam 3 bulan, tetapi ketika mendekat, kita tidak akan memiliki vektor kecepatan yang sama. Sederhananya, kita akan bergerak 1 km / s dan Mars 1 km / s, tetapi pada saat yang sama kita akan terbang ke depan, dan Mars ke kiri dan kita akan membutuhkan dorongan pengereman yang besar. Lebih tepatnya selisih kecepatannya 21 km / s, + kita juga butuh 16,5 km / s untuk peluncuran dari bumi = 37,5 km / s = massa roket sendiri.

?

Jika kakek Anda adalah seorang Reptil kaya dan meninggalkan warisan beberapa ton antimateri, maka tentu saja Anda dapat terbang ke Mars melalui lintasan apa pun dengan kecepatan berapa pun (bahkan setiap akhir pekan). Tetapi praktik menunjukkan bahwa kebanyakan Reptilians miskin yang bahkan tidak punya uang untuk piring terbang mereka terbang ke Bumi - pernahkah Anda melihat setidaknya satu tempat parkir UFO? - itu saja - karena Reptilians datang dengan taksi.



Oleh karena itu, yang tersisa bagi kami adalah penerbangan Homanovsky berbiaya rendah. Tapi jangan terburu-buru dalam keputusasaan - mekanika orbital sangat paradoks. Menurut Anda mengapa, setelah penerbangan manusia ke bulan, 4 penjelajah Mars dikirim ke Mars dalam 50 tahun, dan hanya 1 (dan kemudian orang Cina) yang dikirim ke penjelajah Bulan?





Tabel: V.I. Levantovsky Mekanika penerbangan luar angkasa dalam presentasi dasar.

Catatan: Perhitungan oleh Levantovsky memperhitungkan kerugian akun.



Dan semua karena untuk mencapai Bulan Anda membutuhkan kecepatan awal 11,1 km / s (saya tidak memperhitungkan kerugian - ini adalah laju aliran ideal), dan untuk pergi ke Mars Anda membutuhkan kecepatan awal 11,5 km / s, hanya 0,4 km / s lebih banyak, tetapi pada saat yang sama, mesin harus melambat di Bulan (1,83 km / s untuk memasuki orbit Bulan dan + 1,68 km / s untuk pendaratan di permukaan bulan = 3,51 km / s), dan seterusnya Mars dapat menggunakan atmosfer untuk pengereman. Dan faktanya, lebih murah menempatkan satelit ke orbit Mars daripada ke orbit Bulan !!! Saya akan memberi tahu Anda lebih banyak lagi, untuk meluncurkan satelit ke GSO kita membutuhkan impuls 10,4 km / s + kemudian 1,3 = 11,7 km / s, dan ke Mars 11,5 km / s (meskipun Anda perlu memperhitungkan bahwa perlindungan termal tidak beratnya 0).

Tentu saja, hal ini tidak berlaku untuk Manusia, karena dalam 260 hari penerbangan ke Mars - Manusia akan melahap lebih dari sekedar roket, tetapi dari sudut pandang kargo, sangat mengejutkan - mengirim traktor ke orbit Mars, lebih murah daripada ke orbit Bulan.



Tampaknya tidak mungkin untuk sepenuhnya mendaratkan traktor di permukaan Mars (atmosfernya terlalu "kosong"), namun demikian, bagian terbesar dari kecepatan juga dapat dipadamkan dengan bantuannya, dan kargo pendaratan di Mars juga lebih murah daripada di Bulan (atau setidaknya sebanding). Suasananya menawarkan kemungkinan yang menakjubkan.



Kembali dari Mars, tentu saja, jauh lebih mahal daripada dari Bulan. Meskipun jika Anda bermimpi sedikit dan membayangkan bahwa kita dapat sepenuhnya mengerem atmosfer, maka kita membutuhkan 11,5 km / detik di sana dan 5,7 km / detik kembali = 17,2 km / detik, dan untuk Bulan 11,1 di sana + 3, 51 * 2 (mendarat / lepas landas) = ​​18,12 km / detik - ~ 0,9 km / detik lebih banyak))). Tetapi kerugian gravitasi pada awalnya dari Mars akan lebih banyak daripada dari Bulan, dan perlindungan termal diperlukan, jadi pada kenyataannya akan menjadi 3-5 kali lebih mahal (dalam hal massa bahan bakar) untuk kargo, dan bagi monyet bahkan menakutkan untuk dibayangkan.



Sekali lagi, ini jika kita mengangkut bahan bakar untuk kembali dari Bumi. Jika kita memproduksi bahan bakar di lokasi pendaratan, maka situasinya berubah drastis dan untuk keberangkatan dari Bulan ke Bumi kita membutuhkan 3,51 km / s (dari Mars 5.7) - Bahan bakar bulan lebih murah daripada bahan bakar Mars, tetapi mendarat di Mars lebih murah dan lebih mudah bagi kita untuk membangunnya produksi itu sendiri, dan kutukan Tsiolkovsky adalah hal yang sangat mengerikan, dan bahkan menghemat 1 km / detik saat mendarat, kami dapat mengirim muatan 1,5 kali lebih banyak.



Anehnya, menjajah Mars malah memiliki keunggulan dibandingkan Bulan. Dan Bulan sendiri lebih mudah menjajah dari Mars daripada dari Bumi. Bumi-Bulan 11,1 km / s, dan Mars-Bulan 5,7 km / s. Dan jika ada kehidupan di Mars juga, mereka akan menjajah Bulan kita sejak lama.



Mekanika orbital bersifat paradoks - gravitasi menciptakan "relief" dan tata surya sebenarnya tidak sama seperti yang dapat dilihat di teleskop. Pada artikel berikutnya kita akan membahas "bantuan" ini secara lebih rinci dan akan mencoba menemukan jawaban atas pertanyaan - di mana bahan bakar termurah di tata surya. Dan untuk memahami "relief" ini kita hanya membutuhkan rumus Tsiolkovsky dan Kecepatan ruang kedua (baca artikel terakhir tentang kecepatan ruang). Dan semuanya dengan contoh paling sederhana.



Mereka yang membaca artikel terakhir tahu bahwa saya memiliki Reptiloid yang familier, dan setelah gelas Tahun Baru kelima, dia memberi tahu saya ini! Dia mengatakan mereka memiliki teknologi yang mereka gunakan untuk mengubah orbit seluruh planet. Pertama mereka mengambil "Jupiter" dan beberapa "Pluto" kecil, menurunkan orbitnya lebih dekat ke "Matahari", tetapi "Pluto" berbelok ke arah yang berlawanan dan bertabrakan dengan "Jupiter" dengan kecepatan masing-masing 600 km / s, dan meskipun "Jupiter" 20.000 kali lebih berat daripada "Pluto", tetapi karena kecepatan tabrakan yang sangat besar, ia memanas hingga beberapa ribu derajat dan mulai bersinar seperti bola lampu. Dan kemudian mereka melempar "bola lampu" ini dari sistem bintang mereka ke sistem bintang lainnya dengan kecepatan 200-300 km / detik. Ya, penerbangannya membutuhkan waktu lama - beberapa ribu tahun, tetapi mereka bergerak dengan nyaman - dengan "Matahari" mini (mendingin untuk waktu yang sangat lama).Kemudian mereka terbang ke bintang yang diinginkan, mengerahkan kelompok piring terbang mereka dan melemparkan semua planet kembali ke bintang asal mereka. Dan mereka telah mengumpulkan beberapa ribu planet - mereka sudah tidak punya tempat untuk memarkirnya. Mereka bahkan telah membutakan 80 "Jupiter" menjadi 1 dan menyalakan "Matahari" kedua.



Dia belum memberi tahu saya bagaimana piring terbang ini, tetapi dia telah memberi tahu banyak hal lain, jadi pastikan untuk berlangganan salurannya - akan ada teknologi UFO lebih lanjut.



Pastikan untuk memposting ulang, atau Anda benar-benar menyukai apa yang terjadi dengan Internet? Ketika Anda melihat tren YouTube - dan di sana, di bagian atas video, Vlad bermandikan kertas ... keripik. Apakah Anda tidak mengerti mengapa ini terjadi? - dan semuanya karena anak sekolah membuat repost - dan Anda tidak !!! Seperti yang dikatakan Konfusius dalam suratnya kepada Aristoteles: - Siapa pun yang tidak ingin mem-posting ulang dirinya sendiri - akan membaca apa yang diposkan ulang oleh anak sekolah!







Apa yang Anda inginkan di YouTube Amerika? - pengeposan ulang adalah tugas suci setiap pengguna Internet! Karena itu, jangan biarkan kertas Vlad mendegradasi Internet !!! Demi Anda dan generasi mendatang - posting ulang!



Artikel terakhir tentang kecepatan dan gravitasi kosmik .



Kadang-kadang, di antara negara bagian, saya tidak hidup atau mati - saya pingsan karena kedutan .