Нужна ли скорость 0 км/с, чтобы врезаться в солнце?

Я читал популярную ветку о дельта-V, необходимой для выхода из Солнечной системы, по сравнению с дельта-V, необходимой для столкновения с солнцем. Я понимаю: у самой земли уже есть высокая скорость (29,7 км/с), поэтому вам просто нужно продолжать двигаться вперед, чтобы убежать. Но нужно потерять всю «земную скорость» (от 29,7 до 0 км/с), чтобы врезаться в солнце. Если вы сравните оба варианта, сбежать из Солнечной системы будет «дешевле».

Вот чего я не понимаю: зачем нужна скорость 0 км/с, чтобы врезаться в солнце? Разве вы не скатились бы вниз по спирали к поверхности Солнца, даже если бы вы двигались со скоростью более 0 км/с?

Вам действительно не нужно «падать по прямой» (для чего действительно требуется 0 км / с), не так ли?

Ваша земная скорость перпендикулярна солнцу. Если вы не избавитесь от всего этого, вы всегда пропустите солнце и окажетесь на эллиптической орбите.
Также возможно выйти на гиперболическую орбиту, где перицентр соприкасается с Солнцем. Это будет сделано за счет гравитации других планет.
Возможно какая-то важная информация. Земля и все другие планеты фактически удаляются от Солнца по спирали. Так что вы не будете двигаться по спирали к Солнцу. По крайней мере, не в течение миллиардов лет.
@user3528438 user3528438, но это было бы верно только в том случае, если бы «солнце» было бесконечно маленькой точкой, не так ли? солнце большое, и я не понимаю, почему вам нужно 0 м/с, чтобы достичь его поверхности.
@user3528438 user3528438 Солнце не является точечным объектом. Если вы поместите свой перицентр в фотосферу, вы сгорите (вы не можете врезаться в солнце, даже не считая лучистой энергии, входной нагрев уничтожит вас, прежде чем вы доберетесь до чего-либо достаточно твердого, чтобы остановить вас). возвращайся.
@LorenPechtel да, в моем вопросе достижение фотосферы считается «падением» :)
Обратите внимание, что не существует такого понятия , как «врезаться во что-то». Ни звезды, ни планеты, ни черные дыры не являются космическими пылесосами, активно засасывающими вещи. Если на тело не воздействует какая-либо внешняя сила (или оно не сталкивается со значительным сопротивлением), орбиты остаются такими, какими они были.
Технически, как можно «врезаться» в Солнце? Твердого покрытия для «краша» при спуске нет. Нет даже достаточно плотного газа, чтобы замедлить вас до того, как тепло испарит вас.
Я думаю, что то, что действительно следует упомянуть о сбое (или резком падении, если хотите), не обязательно должно быть таким дорогим, если вы не спешите. Это называется биэллиптический перенос. Вы разгоняетесь вперед, почти до траектории убегания (~12,7км/с, 8 из которых нужно, чтобы уйти от Земли, на низкую орбиту), а в апоапсисе вы будете очень медленным - спускаясь к этому "нулю" будет очень дешево. Потом вы окунетесь на Солнце откуда-то из облака Оорта, Но это займет как минимум пару десятков лет.
Солнечный зонд Parker является примером работы, необходимой для замедления чего-либо, чтобы приблизить его к Солнцу.
Обратите внимание, что орбиты полностью обратимы — любая орбитальная траектория будет точно такой же в обратном направлении, если вы повернете часы в обратном направлении (посадка ракеты — это просто взлет в обратном направлении). Если бы вы действительно могли «повернуться к солнцу», ничего не делая, это означало бы, что вы могли бы уйти от солнца по спирали «бесплатно», что интуитивно невозможно. Но для этого требуется точно такая же передача энергии, как и для движения по спирали , только в обратном направлении.
Есть причина, по которой классическая траектория столкновения с Солнцем является гравитационной помощью Юпитера.
@Nuclear Ван: Это «отсутствие спирали» было бы правдой в идеальной вселенной. В этом Солнце, как и большинство планет, имеет атмосферу. Подойдите достаточно близко, и вы почувствуете трение, а это значит, что вы будете постепенно терять энергию и, в конце концов, врежетесь в тело. Вот почему спутники на НОО в конечном итоге сами сходят с орбиты, если их не повторно разгонять, как МКС.
@jamesqf Да, обратимость орбит работает только в ситуациях без неконсервативных сил, таких как атмосферное трение. Это хорошее приближение к реальности для большей части космоса, но оно не работает, когда вы находитесь достаточно близко к атмосфере, чтобы испытать сопротивление. Толщина атмосферы Солнца составляет <0,1% от его радиуса, поэтому, если вы испытываете сопротивление, вы практически уже находитесь на Солнце в масштабах Солнечной системы.
@Nuclear Ван: Это, конечно, зависит от того, что вы считаете атмосферой. По одному определению можно сказать, что он простирается далеко за пределы орбиты Плутона. Я признаю, что вам придется подождать некоторое время, чтобы трение подействовало на таком расстоянии :-)
@ker2x: Солнце большое, но по сравнению с вашим расстоянием от солнца (то есть высотой орбиты Земли) солнце представляет собой крошечную точку. Вам не нужно ровно 0 км/с, но вам не нужна большая скорость, чтобы промахнуться по солнцу. По сути, если вы двигаетесь боком > радиуса солнца за время, необходимое вам, чтобы «упасть» на солнце, то вы пропустите его. Это долгое путешествие, поэтому даже на низкой скорости вы можете промахнуться. Таким образом, вы должны быть близки к 0 км/с, чтобы предотвратить слишком сильное боковое движение.
@ ker2x обратите внимание, что большинство приведенных ниже ответов на самом деле неверны. Скорость, с которой вы движетесь, не имеет ничего общего с тем, врежетесь вы в солнце или нет, пока ваша скорость не является истинной. В комментариях говорится о снижении вашей «скорости», но это тоже ерунда. Скорость — это вектор, у него есть величина (ваша скорость) и направление (касательная к орбите). Вам нужно применить энергию, чтобы повернуть направление этого вектора, так что это не касательная, а линия, пересекающая солнце. Это можно сделать независимо от размера векторов. Скорость 0 км/с означает, что вы неподвижны и вообще не столкнетесь.
@Innovine - это ваш комментарий неверен. Ответы верны, если предположить, что произошло однократное сгорание на околоземной орбите и отсутствие гравитации с других планет. Re «Скорость 0 км/с означает, что вы неподвижны и вообще не столкнетесь». Это неправильно. Кажется, вы забываете о гравитации. Нулевая мгновенная скорость означает, что объект столкнется с Солнцем, поскольку объект движется по радиальной траектории.

Ответы (7)

Разве я не по спирали неизбежно попаду на поверхность солнца, даже если я буду быстрее 0 км/с?

Нет. В разумных временных масштабах орбита будет иметь фиксированное расстояние наибольшего сближения, называемое «перицентром». (Эти временные рамки сокращаются, если вы находитесь достаточно близко к объекту, вокруг которого вращаетесь, и атмосфера может утянуть вас вниз).

Вам действительно не нужно «падать по прямой» (что действительно потребует 0 км / с), или вы?

Истинный. 0 км/с необходимо, чтобы попасть в центр Солнца. Мы можем вычислить необходимую скорость, чтобы опустить ваш перицентр ниже радиуса Солнца. Согласно Википедии , первое прожигание для передачи Хомана занимает дельта-V

Δ в "=" мю р 1 ( 2 р 2 р 1 + р 2 1 )

Для передачи мы рассматриваем

Подключив все это к Python, я обнаружил, что нам нужна дельта-V, равная -26,9 км/с, чтобы коснуться поверхности Солнца. Предполагая, что ваша цифра 29,7 км/с верна, мы потеряли 90% нашей скорости относительно Солнца, чтобы сделать это.

Спасибо, теперь я понимаю. Как было указано @user123, это не имеет большого значения в общей схеме. Один быстрый вопрос: вы даете «отрицательную дельту-v». Насколько я понимаю, это означает, что, чтобы разбить поверхность солнца, вам нужно замедлиться на 26,9 км / с и, следовательно, вам нужна скорость 1 км / с (или меньше). правильный ?
@ ker2x вы правы в том, что отрицательное значение указывает на то, что дельта-V является замедлением (аналогично тому, что для r_2> r_1 требуется ускорение), но 29,7–26,9 равно 2,8. Так что не 1км/с или меньше.
мне действительно нужно поспать ... еще раз спасибо ! (Спокойной ночи!)
Эй, это не плохо, на самом деле! Учитывая уравнение ракеты, 3 км/с — это не шутка.
@ErinAnne, другой вариант - ускориться к Солнцу, чтобы вы двигались достаточно быстро, чтобы боковая скорость не имела значения. Игнорируя гравитацию, дельта-V со скоростью 6387 км / с внутрь к Солнцу должна сделать это при времени полета чуть более 6,5 часов.
@Mark Я склонен думать о вариантах восхождения как о «другом варианте», но 2% c delta-V прямо к солнцу, безусловно, где-то в списке, лол. Хотя, пока вы это делаете, вы также можете отменить эту боковую скорость, просто чтобы убедиться, что вы наведены правильно.
Это совершенно неправильно. Вы можете врезаться в солнце с любой скоростью, отличной от 0, настолько малой, насколько ваша скорость соответствует соответствующему направлению. Если ваша скорость равна нулю, вы неподвижны, поэтому не собираетесь ни во что врезаться.
@Innovine, мы говорим здесь о выходе на солнечную орбиту у Земли. Вы должны резко снизить начальную скорость, чтобы иметь возможность направить ее в «нужном направлении». Уменьшение этой скорости до нуля означает, что вы падаете прямо на солнце под его гравитационным воздействием. Наличие тангенциальной скорости, превышающей указанную выше (2,8 км / с) на расстоянии 1 а.е. от Солнца, означает, что одной солнечной гравитации недостаточно, чтобы вы коснулись Солнца (здесь, пройдя 695 700 км от его центра).
@ErinAnne «Вы должны резко снизить начальную скорость, чтобы иметь возможность направлять свою скорость» совершенно неверно. Вы путаете скорость с тангенциальной скоростью. Скорость - это вектор. 2,8 км — это скорость (скаляр). Вы можете взять эту начальную скорость и, применив ускорение в направлении надира, сохранить точно такую ​​же величину скорости, изменив направление на курс столкновения с солнцем. Всегда можно поддерживать начальную скорость 2,8 км/с. Количество кербалов, публикующих неправильные ответы, поразительно.
Почему за этот ответ все еще проголосовали и приняли? «Для попадания в центр Солнца необходимо 0 км/с» физически невозможно. Скорость 0 означает, что вы не двигаетесь и не можете ни с чем столкнуться.
@Innovine, пожалуйста, не стесняйтесь расширять свои аргументы в правильном ответе. Я не буду притворяться, что мой ответ является единственно правильным (хотя я думаю, что он отвечает на вопрос), но то, что вы изложили до сих пор, не очень убедительно для меня. Вы можете абсолютно добавить радиальную скорость вместо работы с тангенциальной скоростью, но я думаю, вы обнаружите, что эти дельта-V намного выше, чем те, которые изложены в других ответах. Имейте в виду, что мы описываем начальные условия, которые затем развиваются под влиянием гравитации солнца, и, пожалуйста, перестаньте называть людей кербалами.
я думаю, что мы все отвечаем на вопрос, предполагая, что «скорость» означает «тангенциальную скорость» относительно солнца. мы могли бы спорить об этом весь день, потому что у солнца тоже нет нулевой скорости, поэтому ... я принял этот ответ, потому что первый, и я понял, что было написано :)

Вам нужна орбитальная скорость ниже 2866 м/с на расстоянии 1 а.е., чтобы врезаться в Солнце.

Технически вам не нужно замедляться ровно до 0 м/с относительно Солнца, чтобы врезаться в него. Рассчитаем приблизительную скорость, необходимую для того, чтобы коснуться «поверхности» Солнца. Это отличный ответ о том, как рассчитать апоцентр и перицентр орбиты.

Итак, во-первых, Земля находится примерно в 150 000 000 км от центра Солнца. Мы хотим получить перигелий в 700 000 км от центра Солнца (радиус Солнца составляет около 697 000 км, то есть около 3 000 км над «поверхностью»).

Итак, давайте работать в обратном порядке. Для расчета эксцентриситета используйте:

е "=" р а р п р а + р п
который
е "=" 1,5 × 10 11 7 × 10 8 1,5 × 10 11 + 7 × 10 8
поэтому, е "=" 0,99071 . Теперь давайте найдем, какая скорость нам нужна в апоцентре (начальной точке), чтобы иметь перицентр 700 000 км. Давайте работать в обратном порядке.
а "=" р п 1 | е |
который
а "=" 7 × 10 8 1 0,99701
и, следовательно,
а "=" 7,535 × 10 10   м
Рассчитайте орбитальную удельную энергию (нам нужно использовать GM Солнца, который равен 1,327 × 10 20 ):
Е "=" г М 2 а
так,
Е "=" 1,327 × 10 20 2 × ( 7,535 × 10 10 )
и поэтому, Е "=" 880557398.8 . Теперь мы просто посчитаем скорость на 150 млн км.
В "=" 2 ( Е + г М р )
подстановочные значения (помните, р составляет 150 млн км).
В "=" 2 ( 880557398.8 + 1,327 × 10 20 1,5 × 10 11 )
и В "=" 2866,8 м / с .

Мы можем заключить, что нам нужно около 2867 м/с скорости на расстоянии 150 миллионов км, чтобы получить перицентр в 700 000 км, который находится прямо над поверхностью Солнца. Это означает, что вам нужен Δ В из 26.914 к м / с потому что скорость Земли около 29 км/с. Поскольку дельта v в 26 км/с — это МНОГО, большинство космических кораблей отправляются к одной из внешних планет (например, Юпитеру) и используют гравитацию для замедления. Орбитальная скорость уменьшается с расстоянием.

И Земля потеряла бы свою орбитальную энергию, закрутилась бы по спирали и врезалась бы в Солнце, но на это ушли бы миллиарды лет. Спутникам требуется много лет, чтобы уйти с орбиты Земли из-за атмосферы и активности Солнца. Но еще до того, как Земля потеряет свою орбитальную энергию, Солнце превратится в красного гиганта и, возможно, поглотит Землю.

Вы отмечаете в комментариях к вопросу, что Земля движется по спирали, так зачем противоречить этому в последнем абзаце этого ответа?
Есть несколько эффектов, которые заставляют Землю двигаться по спирали. Доминирующим сейчас, вероятно, является приливной эффект, который выталкивает Землю. В какой-то момент (через много миллиардов лет) будет преобладать излучение гравитационной энергии, и Земля пойдет вниз по спирали.
Думаю, я неправильно понимаю фразу «на это уйдут миллиарды лет» в последнем абзаце. Это то же самое утверждение, и я просто разбираю его неправильно (разбирая это как «в настоящее время оно вращается по спирали, но столкновение с солнцем займет миллиарды лет»). Моя ошибка. (Хотя я думал, что Солнце должно расшириться до красного гиганта, прежде чем произойдет спиральное падение)
@fraxinus Излучение гравитационных волн совершенно незначительно и никогда не станет доминирующим. Юпитер излучает порядка 200 Вт, Земля, вероятно, лишь несколько Вт, и эта мощность уменьшается с увеличением орбиты. Столкновение с космической пылью и камнями на скорости 30 км/с, вероятно, навсегда превысит воздействие ГВ (пока Земля не испарится под действием Солнца).
Пожалуйста, не могли бы вы изменить это «2866 м/с» на что-то менее двусмысленное (для неанглоязычного читателя)? Я только что нашел, что это 2,866 к м / с и не 2,866 м / с после того, как я дочитал до конца ваш ответ, и до этого я был очень удивлен, что нужна такая маленькая скорость (не зная точно, какого порядка она должна быть на самом деле)!
@Руслан Хорошо. Я убрал запятую. В Великобритании, США и Канаде мы используем запятые для разделения цифр и точку для обозначения десятичной дроби. Я знаю, что в других странах поступают наоборот.
Кстати, ваше использование перигея и апогея неверно: они являются апсидами орбиты вокруг Земли. Для обращения вокруг Солнца правильными терминами являются перигелий и афелий. См. таблицу в описании первого рисунка на этой странице .
Этот ответ неверен. Вы можете изменить орбиту с первоначальной круговой орбиты на курс столкновения с солнцем, не уменьшая при этом свою скорость (величину вектора скорости). Вам просто нужно изменить направление вектора (приложить силу в направлении надира).

И обратите внимание, что если вы хотите позагорать, то более дешевый (но медленный !) способ сделать это — отправиться на улицу . 12,32 км/сек унесет вас в бесконечность, на бесконечности скорость 0 м/сек убьет вашу орбитальную скорость, и вы войдете прямо в нее. Конечно, это займет бесконечное время, но даже дойти до орбиты Юпитера означает, что вы используйте меньше энергии, чтобы опустить перицентр, чем если бы вы сделали это напрямую.

Самый дешевый способ — направиться к Юпитеру и использовать его, чтобы замедлить вас.

Разве Марс недостаточно хорош?
@fraxinus, это может быть новый интересный вопрос
Для примера из реальной жизни (не сбой, но чертовски близко) мы используем Venus en.wikipedia.org/wiki/Parker_Solar_Probe#Trajectory .
Это займет бесконечное время... если только вы не возьмете с собой запасной аэрозольный баллончик и не подтолкнете себя к солнцу, чтобы начать.
@J ... Да - обратите внимание на мое сжигание 0 м / с (что, очевидно, невозможно) на бесконечности, по сравнению с меньшим, чем прямой путь, если вы убьете свою скорость на Юпитере. Чем дальше вы идете, тем меньше необходимый ожог.
@ViktorMellgren, обратите внимание, что солнечный зонд Parker использует семь облетов Венеры, в то время как первоначальный план миссии предусматривал один облет Юпитера, чтобы получить такое же падение перицентра плюс изменение наклона на полярную орбиту.
Это называется биэллиптической передачей. ( en.wikipedia.org/wiki/Bi-elliptic_transfer ). Это не то же самое, что траектория Паркера (которая летела по прямой траектории и использовала гравитацию для дальнейшего уменьшения перигея).

Уже много очень хороших ответов, но, возможно, стоит добавить одно простое объяснение:

Если вы хотите попасть на солнце, вы должны идти прямо к солнцу, иначе вы его пропустите.

А в космосе не попасть в солнце с первой попытки означает, что вы никогда не попадете в него. Либо у вас будет достаточно скорости, чтобы покинуть Солнечную систему по параполитическому курсу, либо вы окажетесь на эллиптической орбите, которая либо касается Солнца, либо не касается его на каждом повороте. Без активной тяги в космосе не бывает спиральной траектории.

Тем не менее, орбита Земли дает вам боковую скорость 29 км/с, поэтому, если вы хотите направиться прямо к солнцу, вы должны компенсировать эту скорость.

1. Математика

Другая версия ответа @StarMan, использующая только плодотворное уравнение vis-viva , чтобы найти минимальную скорость на 1 а.е., которая коснется Солнца:

в 1 А U 2 "=" г М С ты н ( 2 1 А U 2 р п е р я + р а п о )

где г М С ты н является 1,327 × 10 20   м 3 / с 2 , а "=" ( р п е р я + р а п о ) / 2 и р п е р я это радиус Солнца.

Не случайно это также выглядит точно так же, как ответ @ErinAnne ; существует очень много способов обеспечить соблюдение законов сохранения.

Минимум в 2 будет где р а п о также 1 а.е. ( 1,496 × 10 11   м ).

С р С ты н "=" 6.957 × 10 8 м что дает 2865 м/с, что подтверждает другие ответы.

https://space.stackexchange.com/search?q=%22vis-viva%22


2. Физика

Разве он не скатился бы по спирали вниз к поверхности Солнца, даже если бы его скорость превышала 0 км/с?

Это могло бы произойти пассивно, если бы объект обладал определенными специфическими характеристиками либо по замыслу , либо по стечению обстоятельств.

Солнечный парус

Перетаскивание Пойнтинга – Робертсона

Объект, вращающийся вокруг Солнца, мог бы при некоторых особых обстоятельствах медленно двигаться по спирали к Солнцу, но даже для пылинки это заняло бы очень много времени, гораздо больше, чем для солнечного паруса.

да, я понял после того, как он должен замедлиться с течением времени (например: перетаскивание), чтобы по спирали спуститься к солнцу. я очень устал, когда опубликовал это -_- ... спасибо всем за ссылку, это интересная информация :)

Вам не нужно полностью замедляться, но разница между опусканием вашего перицентра к ядру солнца и его поверхностью не так уж велика по большому счету.

Кроме того, даже при приближении к солнцу будет достаточно радиации, чтобы вызвать проблемы. «Поверхность» на самом деле не является определенным изменением, оно гораздо более постепенное.

Солнце КРОШЕЧНОЕ по сравнению с 1 астрономической единицей, расстоянием от Земли до Солнца. Если вы действительно хотите добраться до ядра, 0 км/с — это то, что вам нужно. Если вы просто хотите попасть на солнце (например, если вы хотите сбросить туда ядерные отходы по какой-либо причине), вам просто нужно замедлиться... сильно. Но не точно до 0 км/с. Конечно, это предполагает, что вы используете чистые ракеты. Вы можете замедлиться, хотя и очень медленно, с помощью какого-нибудь солнечного паруса. Также может быть какая-то другая форма, которая может быть известна или нет, но более эффективная для наслаждения солнцем.

РЕДАКТИРОВАТЬ 1

Легче добраться до Солнца, чем ~0 км/с, — отправиться во внешнюю область Солнечной системы, так как там легче замедлиться… и совершить последнее погружение.

Я попытался дать ответ новичку, так как я не очень хорошо разбираюсь в физике этой ситуации.
Также для редактирования я использовал информацию сверху для стратегии.