При запуске SpaceX 1 мая 2017 года мы видим полный путь полета первой ступени ракеты Falcon 9 от запуска до приземления:
Он разгоняется примерно до 1685 м/с на высоте 68,5 км (минута 14:21 на видео), затем отделяется и начинает замедляться, продолжая двигаться вверх. Он достигает максимальной высоты 165 км, прежде чем начинает падать обратно (около 16:35 на видео).
У меня вопрос - почему на максимальной высоте скорость ~300м/с, а не 0? Рассчитывается ли скорость относительно чего-то другого, кроме земли?
Две возможности: Земля вращается со скоростью около 465 м/с на экваторе. Измерения этого видео могут включать эту скорость, хотя я в это не верю, поскольку она начинается с 0 м/с.
Скорее всего, это потому, что ракета движется по горизонтальной дуге во время своего полета.
Ракеты, пытающиеся выйти на орбиту, помимо высоты должны достичь горизонтальной скорости около 7,8 км/с . Фактически, подавляющая часть энергии ракеты для выхода на орбиту приходится на горизонтальное движение, поскольку достичь высоты, необходимой для выхода в космос, сравнительно легко.
К тому времени, когда первая ступень ракеты проходит свой апогей, она все еще имеет значительную горизонтальную скорость, поэтому в это время она все еще движется со скоростью 300 м/с~.
Вот наглядный пример профиля полета (не в масштабе) приземления беспилотного корабля Falcon 9 (Источник: Spaceflight101.com )
И пример профиля с посадкой на стартовую площадку (Источник: пост Space.StackExchange.com )
Некоторую дополнительную интересную информацию, включая профиль GTO (та, где первая ступень ракеты не возвращается на посадочную площадку), можно найти в Руководстве пользователя SpaceX Falcon 9 на веб-сайте SpaceX.
Скорость рассчитывается относительно своего рода «расширенной атмосферы Земли». Представьте, что вы летите на маленьком самолете с портативным GPS. Этот инструмент определяет вашу скорость по отношению к «абсолютному пространству Земли». Если вы летите горизонтально, GPS даст горизонтальную скорость, а если вы ныряете вертикально, вы также получите (в данном случае вертикальную) скорость. А если самолет набирает высоту под углом 45º к горизонтали, то и по этой траектории вы получите скорость...
С этой ракетой то же самое...
Рассел Борогов
Джейсон С