У какого космического корабля была наибольшая суммарная дельта-V тяги?

С какой скоростью топливо покидает ракету, чтобы она достигла скорости убегания 11 км/с? была активная и хорошо принятая дискуссия! Всегда волнительно, когда мы впервые понимаем, что ракета может двигаться намного быстрее, чем ее скорость истечения.

Химический выхлоп составляет примерно от 2 до 4 км/с, но зонды для дальнего космоса могут развивать скорость в пять (или десять?) раз больше благодаря движению.

Некоторые из более глубоких и быстрых зондов летают на топливных баках , поэтому они могут уйти далеко, затем замедлиться достаточно, чтобы быть захваченными, а затем годами больше маневрировать.

Вопрос: Без учета гравитации и с учетом только тяговых маневров, какой космический корабль имеет наибольшую суммарную дельта-V тяги?

Я не знаю, будет ли проще ответить, если вы включите все дельта-v, смотрящие со стартовой площадки, или только дельта-v, когда-то развернутые с ракеты. Проблема в том, что есть твердые ускорители, и можно спорить в любом случае, считаются ли они ступенью или полезной нагрузкой. Поэтому, если бы мне пришлось предложить руководство, я бы сказал, что оно должно быть инклюзивным. Начните либо с земли, либо еще лучше с НОО, так как НОО также включает в себя запуск с шаттла или МКС.

Из твиттера Винчелла Чанга https://twitter.com/nyrath/status/1025399615435300864?s=20: Я не могу процветать на ионном двигателе. Мне нужно, чтобы эта ракета сгорела. Надери задницу, дай газу. У меня есть такая потребность... для интернет-провайдера Солнечный парус - это эпический провал. Мне нужно, чтобы эта ракета сгорела. Полная тяга - это то, чего я жажду. У меня есть такая потребность... для провайдера Cn вы говорите Постоянное ускорение?

Ответы (1)

Почти наверняка транспортным средством с наибольшим расстоянием после ракеты-носителя Delta-V был космический корабль Dawn с невероятной скоростью 11 км/с ! Иными словами, это примерно столько же, сколько ракета, которая его запустила. Это связано с уникальной природой ионного двигателя, который намного эффективнее химических ракет. Если бы это была химическая ракета, это должна была бы быть ступенчатая химическая ракета, а я действительно ничего о них не видел, кроме миссий по возвращению на Луну. Другие были посадочными модулями в атмосфере, но у них действительно не так много ракетной мощности для посадки.

Любой претендент либо будет использовать ионный двигатель для долговременной миссии, либо будет выведен на очень энергетическую орбиту с Земли, если учесть это. Поскольку у Dawn были самые большие резервуары с ионным двигателем из когда-либо разработанных, он почти наверняка выиграл.

Если включить энергию ракеты, давайте посмотрим на C3, а затем добавим любое значение delta-v помимо этого. Двумя самыми энергичными миссиями с точки зрения C3 были Parker Solar Probe ( 154 км²/с² ) и New Horizons ( 170 км²/с² ). C3 Dawn составлял 11,4 км²/с² . После запуска у New Horizons дельта-v составляла 290 м/с , а Parker Solar Probe был маленьким, хотя я не могу найти точное число, но оно было небольшим. Я просто собираюсь предположить те же 300 м/с.

Другие претенденты включают Кассини с C3 16,6 км²/с² и дельта-v 2,4 км/с и Юнона с C3 31,1 км²/с² . Я не могу найти Juno delta-v, но она должна быть меньше 3 км/с. Стоит отметить, что «Кассини» смог добиться резкого изменения орбиты, пролетая мимо Титана, со скоростью порядка 80 км/с .

Принимая все это во внимание, дельта-v каждого космического корабля определяется только как дельта-v + в Е 2 + С 3 , где в Е "=" 11.19   к м / с , скорость убегания от Земли. Последняя часть преобразует С 3 к эффективной дельта-v, при учете потерь от атмосферного сопротивления, гравитационного сопротивления, неэффективных траекторий и т. д. Это представляется наиболее справедливым способом расчета эффективной дельта-v. Принимая все это во внимание, дельта-v.

  • Рассвет - 22,89 км/с
  • PSP- ~17,2 км/с
  • Новые горизонты — 17,61 км/с.
  • Кассини - 15,69 км/с
  • Юнона - <14,5 км/с

Даже с этой метрикой кажется, что Dawn — довольно явный победитель. Такая высокая дельта-v позволила ему вращаться вокруг двух разных крупных астероидов.

Следует отметить миссию Europa Clipper, которая, если она будет запущена на SLS, будет иметь C3 ~ 80 км²/с² и дельта -v всего около 2 км/с. Посадочный модуль на Европе должен был бы иметь гораздо большую дельта-v, составляющую 4,3 км/с . Тем не менее, это всего лишь около 16,5 км/с до 18,8 км/с, Dawn по-прежнему остается явным победителем.

Какие цифры вы получили для «Кассини» и «Юноны», «летающих топливных баков», на которые я ссылался в вопросе? Кассини прошел весь путь до низкой орбиты Сатурна, прежде чем войти в атмосферу. Хотя он использовал Титан для некоторого возмущения, он использовал чертовски много топлива. Можете ли вы количественно подтвердить, что он не входит в тройку лидеров? Поиск в Google «delta-v to Saturn» отправляет нас обратно в Space SE space.stackexchange.com/q/41718/12102 , но там должны быть спецификации. И «Кассини» проделал там буквально сотни тяговых маневров и до конца набрал угол наклона 64 градуса.
Я немного посчитаю, но сомневаюсь, что выше. В частности, Кассини выбрал очень окольный маршрут к Сатурну, чтобы сэкономить топливо, так что...
Я выбрал те миссии, которые выполнял, потому что знал, что ионный двигатель ЗНАЧИТЕЛЬНО лучше, чем химический. Я не знаю о каких-либо поэтапных миссиях, кроме первоначальных ракет, кроме лунных миссий, и я знаю, что потребление энергии для того, чтобы добраться оттуда, довольно низкое. Кассини совершил довольно невероятное путешествие через Сатурн почти полностью благодаря гравитационному пролету Титана. Я видел оценку, что это стоило около 80 км / с, что делает его вероятным королем гравитационных передач.
Кроме того, я указал источник обоих соответствующих чисел Кассини, так что...
Я пока вернусь в нейтральное положение, проверю завтра, но вы уверены, что они все на 100% движущие? Разве, например, New Horizons не получил гравитационный толчок от Юпитера? Разве Доун не получила его с Марса? Вы не можете просто использовать C3, если есть ассисты.
Солнечные паруса «очевидно» жульничают, но насколько хорошо работает ваш ионный двигатель, когда вы выключите солнце?
@SE-stopfiringthegoodguys Если ваша цивилизация может отключить солнце, я подозреваю, что дельта-V, доступная для вашего космического корабля, немного лучше, чем могут справиться ионные двигатели на рубеже 21-го века ...
Я удивлен, что у Dawn есть такое маленькое dV - какое у него отношение масс?
Похоже, около 1,54, что значительно ниже оптимального. Я предполагаю, что с газообразным топливом танки неизбежно будут тяжелыми
-1 потому что, просто используя C3, вы также включаете гравитационные ассистенты, которые не являются движущими. Можете ли вы перечислить пропульсивную дельта-V для каждого корабля, чтобы сделать справедливое сравнение? Ваши ссылки на New Horizon, например, содержат «требования к дельта-V после запуска были более 11 км / с», но не говорят, сколько это от гравитационной помощи Марса в феврале 2009 года. Точно так же «Новые горизонты» оказали гравитационную помощь Юпитеру. Вопрос конкретно касается пропульсивной дельты-v.
C3 не включает в себя гравитационную помощь... Как же ULA, где я получил большинство цифр, узнает местонахождение гравитационной помощи космического корабля на протяжении всей жизни? В лучшем случае он включает оптимальное время для сжигания с Земли, но это вряд ли считается ... У меня была небольшая ошибка при преобразовании из C3 в пиковую скорость, и я соответствующим образом обновил ответ.
Из этого ответчика у меня есть
в 2 "=" С 3 + 2 г М р
Я не могу точно сказать, как вы используете C3, и понятия не имею, где " В Е 2 ⋅ С 3 , где В Е 2 "=" 11.19 к м / с " взято из. Можете ли вы ясно показать свою математику, чтобы было ясно, как вы получаете эти числа, и указать конкретный ресурс, где можно проверить уравнения? В C3 единицы скорости возведены в квадрат, поэтому единицы вашего уравнения не работают. Вы можете посмотрите, как я показываю математику в этом связанном ответе, чтобы любой мог ее проверить и проверить. Здесь мы должны поверить вам на слово; прямо сейчас я не
Напечатал неправильно, но правильно сделал в своих расчетах. По сути, VE - это скорость убегания Земли, а остальное - преобразование правой части вашего уравнения в термины скорости убегания и извлечение квадратного корня.
Что касается передач, я думаю, что вы используете «Инъекцию С3»?
Если вы ясно покажете свою математику, ее можно проверить, и нам не нужно обсуждать. Прямо сейчас я не могу судить о правдивости этого ответа, потому что мы просто должны поверить вам на слово.
Я полностью игнорирую гравитационные ассисты, так как вам нужны были только движущие маневры. Единственный ассист любого рода - это эффект Оберта, но...
Связь Dawn: Ion Propulsion позволил выполнить миссию Dawn, где требования delta-V после запуска превышали 11 км/сек. Марс. Я понимаю, что вы не собираетесь его включать, но из этих нескольких слов на слайде в PowerPoint не ясно, что это только стимулирующий пост-запуск, а не тотальный пост-запуск. Можно ли найти лучший орбитально-механический источник, чем несколько слайдов инженера- теплотехника?
Если вы можете сослаться на этот ответ , который является источником для этого уравнения (в которое я теперь могу с уверенностью поверить, потому что оно там подробно объяснено), и упомяните, что ваш С 3 значения являются геоцентрическими , а не гелиоцентрическими, это было бы здорово, и я могу убрать отрицательный голос.
У какого космического корабля была наибольшая суммарная дельта-V тяги?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v