Starman/Roadster на орбите a=1,795 а.е., каков же метод этого безумия?

Думаю, можно с уверенностью сказать, что здесь нет особого плана. Маск никогда особо не говорил о том, что они будут делать с родстером, если он будет успешным (что Маск в лучшем случае привязал к 50%). Реальность такова, что сегодня им нужно сделать следующее

1. Запустите Falcon Heavy

2. Разделите два бустера и верните их

3. Отделите ускоритель ядра и верните его (к сожалению, двигатель не загорелся из-за торможения, и ядро ​​рухнуло в океан)

4. Пусть полезная нагрузка Roaster повисит на орбите в течение 6 часов для будущей геостационарной работы.

   «Шестичасовое побережье необходимо для многих крупных разведывательных миссий ВВС для прямых инъекций на ГЕО», — сказал Маск. Этот шестичасовой период будет примерно в два раза длиннее самого длинного полета, который совершила ракета Falcon 9.

5. Сжечь последний раз, чтобы выйти на гелиоцентрическую орбиту (выделено мной)

   После запуска и шестичасового полета разгонный блок Falcon Heavy запустится в третий раз, чтобы отправить Tesla на циклическую орбиту между Землей и Марсом. Это должно вывести Теслу на марсианскую орбиту вокруг Солнца или даже немного дальше. Маск сказал, что аппарат должен улететь от Земли на расстояние от 380 до 450 миллионов километров, в зависимости от того, как пройдет третий ожог.

Так что я не думаю, что здесь был какой-то окончательный план полета. То, что вы видите, это окончательная орбита, на которую он вышел.

Интересно, что, согласно базе данных JPL Horizons , а также этому комментарию кого-то, кто знает об этих вещах , похоже, что орбита, которую Маск написал в Твиттере, на самом деле может быть неправильной .

В конце 2020 года прогнозируемая в настоящее время орбита пройдет всего около 7 млн ​​км от Марса . Я не уверен, что это достаточно близко для гравитационного возмущения, предложенного в видео Макса Фейджина после 02:00, в котором упоминается возможное использование возмущения от близкого сближения с Марсом с использованием слегка пропущенной траектории, чтобы предотвратить будущие перехваты с орбитой Земли, которые могут представить опасность для навигации в окололунном пространстве , что, возможно, позволяет людям называть его космическим мусором .

Однако похоже, что у SpaceX действительно был план! несмотря на другой ответ об обратном.

Я нарисовал проекции орбит на эклиптику ниже, извините за парейдолию . Тот, что слева, касается только Марса и Родстера, тот, что справа, также включает Юпитер и четыре астероида. Ниже указаны расстояния относительно Солнца (маленькое покачивание, желтый), Земли (среднее покачивание, синий) и Марса (большое покачивание, красный). Внизу также находится скрипт Python для чтения вывода Horizons.

Примечание 1: расчетная орбита имеет период 558 дней.

Примечание 2. В настоящее время используется Horizons, Solution #3и они, вероятно, будут обновляться по мере проведения дополнительных оптических измерений. Однако данные на графике взяты из исходного решения (см. аннотацию ниже).

TRAJECTORY:
  This trajectory is based on JPL solution #3, a fit to 57 ground-based 
  optical astrometric measurements spanning 2018 Feb 8.2 to 8.8.

В аннотации к выпуску Horizons говорится:

Revised: Feb 07, 2018          Tesla Roadster (spacecraft)             -143205

Tesla Roadster (Starman, 2018-017A)

Dummy payload from first launch of SpaceX Falcon Heavy launch vehicle 
consisting of a standard Tesla Roadster automobile and a spacesuit-wearing 
mannequin nicknamed Starman. 

Also includes a Hot Wheels toy model Roadster on the car's dash with a 
mini-Starman inside. A data storage device placed inside the car contains 
a copy of Isaac Asimov's "Foundation" novels. A plaque on the attachment 
fitting between the Falcon Heavy upper stage and the Tesla is etched with 
the names of more than 6,000 SpaceX employees.

After orbiting the Earth for 6 hours, a third-stage burn-to-depletion
was completed at approximately 02:30 UTC Feb 7, placing the dummy payload 
in a heliocentric orbit having a perihelion of 0.99 au and aphelion 
~1.7 au.

Payload mass: ~1250 Kg

This trajectory is a ballistic propagation derived from a post-injection 
state provided by SpaceX on 2018-Feb-7, and is based on internal GPS data. 

Prediction errors could increase significantly over time due to unmodeled
solar presure, thermal radiation, or outgassing accelerations that are not
characterized.

Launched: 2018-Feb-06 20:45 UTC by Falcon Heavy (FH) from Kennedy Space 
       Center, USA (launchpad 39A)

Вот скрипт Python, который считывает выходные данные Horizons, сохраненные на диск, а затем создает график.

class Body(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

class Asteroid(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

class Spacecraft(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

halfpi, pi, twopi = [f*np.pi for f in [0.5, 1.0, 2.0]]
degs, rads  = 180./pi, pi/180.

# DO MAJOR BODIES:

fnames = ('Roadster Sun horizons_results.txt',
          'Roadster Mercury horizons_results.txt',
          'Roadster Venus horizons_results.txt',
          'Roadster Earth Geocenter horizons_results.txt',
          'Roadster Moon horizons_results.txt',
          'Roadster Mars horizons_results.txt',
          'Roadster Jupiter horizons_results.txt')

names = ('Sun', 'Mercury', 'Venus', 'Earth', 'Moon',
         'Mars', 'Jupiter')

JDs, posns, vels, linez = [], [], [], []
for fname in fnames:
    with open(fname, 'r') as infile:

        lines = infile.read().splitlines()

    iSOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$SOE" in line][0]
    iEOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$EOE" in line][0]

    print iSOE, iEOE, lines[iSOE], lines[iEOE]

    lines = [line.split(',') for line in lines[iSOE+1:iEOE]]
    JD  = np.array([float(line[0]) for line in lines])
    pos = np.array([[float(item) for item in line[2:5]] for line in lines])
    vel = np.array([[float(item) for item in line[5:8]] for line in lines])

    pos, vel = [thing.T for thing in pos, vel]

    JDs.append(JD)
    posns.append(pos)
    vels.append(vel)
    linez.append(lines)

bodies = []
for pos, vel, name in zip(posns, vels, names):
    body = Body(name)
    body.pos = pos
    body.vel = vel
    bodies.append(body)

Sun, Mercury, Venus, Earth, Moon, Mars, Jupiter = bodies

# DO Asteroids :

fnames = ('Roadster Ceres horizons_results.txt',
          'Roadster Pallas horizons_results.txt',
          'Roadster Vesta horizons_results.txt',
          'Roadster Juno horizons_results.txt')

names  = ('Ceres', 'Pallas', 'Vesta', 'Juno')

JDs, posns, vels, linez = [], [], [], []
for fname in fnames:
    with open(fname, 'r') as infile:

        lines = infile.read().splitlines()

    iSOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$SOE" in line][0]
    iEOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$EOE" in line][0]

    print iSOE, iEOE, lines[iSOE], lines[iEOE]

    lines = [line.split(',') for line in lines[iSOE+1:iEOE]]
    JD  = np.array([float(line[0]) for line in lines])
    pos = np.array([[float(item) for item in line[2:5]] for line in lines])
    vel = np.array([[float(item) for item in line[5:8]] for line in lines])

    pos, vel = [thing.T for thing in pos, vel]

    JDs.append(JD)
    posns.append(pos)
    vels.append(vel)
    linez.append(lines)

asteroids = []
for pos, vel, name in zip(posns, vels, names):
    asteroid = Asteroid(name)
    asteroid.pos = pos
    asteroid.vel = vel
    asteroids.append(asteroid)

fname = ('Roadster Spacecraft horizons_results.txt')
with open(fname, 'r') as infile:
    lines = infile.read().splitlines()
iSOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$SOE" in line][0]
iEOE = [i for i, line in enumerate(lines) if "$$EOE" in line][0]
print iSOE, iEOE, lines[iSOE], lines[iEOE]
lines = [line.split(',') for line in lines[iSOE+1:iEOE]]

pos = np.array([[float(item) for item in line[2:5]] for line in lines])
vel = np.array([[float(item) for item in line[5:8]] for line in lines])
pos, vel = [thing.T for thing in pos, vel]

Roadster = Spacecraft('Roadster')
Roadster.pos = pos
Roadster.vel = vel

Roadster.rsun   = np.sqrt(((Sun.pos   - Roadster.pos)**2).sum(axis=0))
Roadster.rearth = np.sqrt(((Earth.pos - Roadster.pos)**2).sum(axis=0))
Roadster.rmars  = np.sqrt(((Mars.pos  - Roadster.pos)**2).sum(axis=0))

# Estimate Period:
x, y, z = Roadster.pos
theta   = np.arctan2(y, x)
dtheta  = theta[1:] - theta[:-1]
wraps   = np.where(dtheta<-1)[0]
print "approximate period in days", wraps[1:] - wraps[:-1]


if True:
    fig = plt.figure()
    ax1  = fig.add_subplot(2, 2, 1)
    for body in bodies:
        if body.name != 'Jupiter':
            x, y, z = body.pos
            ax1.plot(x, y)
            ax1.plot(x[:1], y[:1], 'ok')
    x, y, z = Roadster.pos
    ax1.plot(x, y, '-k')
    ax1.plot(x[:1], y[:1], 'ok')
    ax1.set_xlim(-3E+08, 3E+08)
    ax1.set_ylim(-3E+08, 3E+08)

    ax2  = fig.add_subplot(2, 2, 2)
    for body in bodies:
        if body.name not in ("Mercury", "Venus"):
            x, y, z = body.pos
            ax2.plot(x, y)
            ax2.plot(x[:1], y[:1], 'ok')
    for asteroid in asteroids:
        x, y, z = asteroid.pos
        ax2.plot(x, y, '-k', linewidth=0.5)
        ax2.plot(x[:1], y[:1], 'ok')
    x, y, z = Roadster.pos
    ax2.plot(x, y, '-k')
    ax2.plot(x[:1], y[:1], 'ok')
    ax2.set_xlim(-8E+08, 8E+08)
    ax2.set_ylim(-8E+08, 8E+08)

    ax3  = fig.add_subplot(2, 1, 2)
    years = 2018 + 37/365.25 + (JD-JD[0])/365.25
    ax3.plot(years, Roadster.rsun,   '-y', linewidth=1.0)
    ax3.plot(years, Roadster.rearth, '-b', linewidth=1.5)
    ax3.plot(years, Roadster.rmars,  '-r', linewidth=2.0)
    plt.show()

Скотт Мэнли объяснил это здесь, в 2:15–3:18:

Судя по всему, SpaceX намеревалась вывести родстер на орбиту вокруг Солнца, которая часто приближала его к Марсу, что было предварительным шагом к прямому сближению. Как вы можете видеть на диаграмме выше, красный автомобиль проедет мимо красной планеты довольно близко, по крайней мере, с точки зрения предыдущих относительных расстояний между автомобилями и астрономическими телами.

Но, по словам Маска, SpaceX еще не сделала официального заявления о том, что аппарат «вышел за орбиту Марса»; очевидно, на втором этапе Falcon Heavy было больше энергии, чем ожидалось, и теперь родстер также получит возможность пролететь над поясом астероидов. Астрономы и любители слежения за космическими объектами пытаются получить от компании более подробную информацию о точном положении необычного космического корабля. Согласно Википедии под заголовком: Демонстрационная миссия Falcon Heavy.

При переходе на солнечную орбиту вторая ступень пролетела мимо орбиты Марса. Прогнозируется, что Roadster останется на орбите с перигелием на орбите Земли и афелием вблизи орбиты карликовой планеты Цереры в поясе астероидов.

И затем есть видео траектории Макса Фэджинса на YouTube, которое объясняет, как SpaceX, вероятно, продумала это. Расчетное время прибытия на Марс = октябрь 2018 г.

Just Google: Falcon Heavy и орбиты родстера Tesla, прогноз – YouTube

Чтобы добраться до Марса, нужно было просчитать все, до мельчайших деталей, с очень высокой степенью точности. Это требует времени и должно быть сделано заранее. Поэтому весь план полета работает только в том случае, если взлет происходит в точно определенный момент. Отсюда обратный отсчет.

В данном случае это был только пробный пуск. У них был хороший день и разрешение на запуск, так что они сделали это...