Путешествие к центру Солнца (лучшая траектория)

Достичь траектории "падения" означает покинуть Землю с$v_{\infty}$29,8 км/с. С низкой околоземной орбиты стоимость дельта-v составляет 24,0 км/с, что довольно круто. Если вы откажетесь от требования падать прямо к центру Солнца и сочтете, что попадание в Солнце достаточно хорошее, стоимость дельта-v снизится до 21,3 км/с.

Ваше беспокойство о том, что Земля повлияет на «падающую» траекторию, может быть устранено. Рассмотрим уравнение для орбитального периода орбиты:

Что значит$T \propto \sqrt{a^3}$. Так как траектория падения имеет большую полуось ($a$) это ровно половина Земли, период обращения$\frac{\sqrt{2}}{4}$лет, а поскольку нас интересует только внутренняя часть, падение занимает примерно два месяца.

Ограничение в 3 года затрудняет творческий подход к разработке траектории. В частности, не хватает времени, чтобы использовать Юпитер в качестве ракеты-носителя.

Тем не менее, вы можете сделать это:

1. Выйдите с Земли на эллиптическую солнечную орбиту с афелием 3,64 а.е. (дельта-v 5,55 км/с от НОО).
2. На 3,64 а.е. отмените импульс (дельта-v: 10,2 км/с).
3. Упасть на Солнце.

Этот маршрут занимает ровно 3 года и имеет более низкую стоимость дельта-v, составляющую 15,8 км/с.

Я не знаю, как точно измерить

...самая захватывающая, но реалистичная траектория...

но

... он должен быть направлен в самый центр Солнца, насколько это практически возможно ...

легко. Вы просите компании принять участие в торгах$C_3 = v_{Eorb}^2$запуск.

$C_3$- приведенная кинетическая энергия (на единицу массы) объекта, покидающего Землю в геоцентрической системе отсчета. это сколько$v^2$вы ушли после того, как потеряли скорость убегания, покинув Землю.

Ответ @PearsonArtPhoto на вопрос Какой космический корабль имеет наибольшую суммарную тягу delta-v? объясняет, что «Новые горизонты» имели наибольшую геоцентрическую скорость после побега.$\sqrt{170 \text{ km}^2 \text{/s}^2} \ = \ $~13 км/с.

Но орбитальная скорость Земли$\sqrt{\frac{GM_{sun}}{1 \ AU}} \ =$29,7 км/с.

Это намного больше, чем вы можете легко получить даже за New Horizons! Согласно этому ответу на вопрос, была ли возможна какая-либо ракета-носитель, которую можно было бы использовать для более тяжелого New Horizons с достаточным количеством топлива для выхода на орбиту Плутона? :

New Horizons имел стартовую массу 478 кг.

Этот ответ на Массу еды на одного космонавта в год для продолжительной экспедиции в дальний космос? говорит, что вам, вероятно, потребуется около 235 кг еды и ее упаковки в год, но вам потребуется гораздо больше, чтобы оставаться в живых, быть здоровым и в здравом уме.

Сколько?

Ответы на вопрос «Время падения на Солнце с орбиты Марса» говорят нам, что время, необходимое для падения на Солнце с 1 а.е., равно$\sqrt{2}/8 \ \approx \ $0,18 года или около 65 дней, так что на самом деле вам не понадобится вся эта еда.

Если вы хотите войти в спираль с солнечным парусом, прочитайте ответ @SEstopfiringthegoodguys на вопрос « Каков оптимальный угол для спуска солнечного паруса с орбиты к Солнцу, когда включена радиальная тяга?»

Если вы не можете получить эти 29,7 км / с для этого$\sqrt{C_3}$затем прочитайте удивительные ответы на вопрос « Нужна ли скорость 0 км/с, чтобы врезаться в солнце?»