Pitanje:
Potrošnja energije za putovanje na Mjesec u odnosu na Mars
herzbube
2013-07-22 00:35:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Upravo sam pročitao Clarkeov "Preludij u svemir". U poglavlju XXVII lik Taine drži govor u kojem navodi

Zvuči paradoksalno, ali lakše je prijeći četrdeset milijuna kilometara od lunarne baze do Marsa nego prijeći četvrt milijuna milja između Zemlje i Mjeseca. Traje puno duže, naravno [...], ali ne treba više goriva.

Moje pitanje je: Može li se ova izjava i dalje smatrati istinitom, gledajući iz perspektive današnjeg napredak znanosti? U "Preludiju", kada Clarke govori o "gorivu", on misli na rakete pogonjene nuklearnom cijepanjem. Budući da se ta tehnologija nije ostvarila, izjavu bi možda trebalo apstrahirati na "ali ne treba više energije ". U odgovoru na pitanje treba uzeti u obzir teoretsku lunarnu osnovu.

Ako govorite o slijetanju: Mars ima atmosferu koja je jeftin izvor delta-V. To je ipak važno samo u usporedbi kilograma s kilogramom: ako morate održavati [mesne sladolede] (https://www.youtube.com/watch?v=8Dd_qiuWxPs) na životu, treba vam više kilograma što dalje idete.
četiri odgovori:
#1
+12
PearsonArtPhoto
2013-07-22 01:01:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zahtjevi za to mogu se naći na Wikipediji, a ovdje je opći proračun. Oni se mjere u smislu Delta-V, što je jedina stvar koja je stvarno bitna.

Uzmimo ovo po 1. Ukupni zahtjev za slijetanje na Mars s Mjeseca zbroj je mjesečeve brzine bijega i Marsove ubacivačke orbite. To je 2,8 + 0,6 km / s, odnosno 3,4 km / s. Gorivo potrebno za udar na LEO s Mjeseca iznosi 2,74 km / s. Stoga je potrebno više goriva da bi se stiglo do Marsa nego da se s Mjeseca dođe na Zemlju.

Međutim, ako koristite pristup kontinuiranog potiska, brojevi su prilično različiti i zapravo favoriziraju putovanje na Mars nego putovanje s Mjeseca na Zemlju. Vjerojatno je na to Clarke mislio.

Clarke također može govoriti o putovanju Zemlje do Mjeseca (koje ima veću delta-V od one Mjesec-Mars). Odnosno, mogao bi reći "jednom kad pređete sa Zemlje na Mjesec, preći ćete većinu puta do Marsa", a ne "kad ste na Mjesecu, lakše je doći na Mars nego na Zemlju ".
Mislim da pitanje nije bilo "Mjesec na Mars protiv Mjeseca na Zemlju", već "Mjesec na Mars naspram Zemlje na Mjesec". Kako je putovanje Zemlja-Mjesec već završeno, ima smisla usporediti putovanje Marsa s njim.
@vsz i Micah: Da, u pravu ste, to je Zemlja do Mjeseca, a ne Mjesec do Zemlje. Ipak, sviđa mi se ovaj odgovor jer sadrži neke čvrste činjenice i daje vezu do Wikipedije gdje mogu pokušati sam razumjeti više stvari (iako vjerojatno neću uspjeti).
#2
+7
craig
2013-07-23 03:45:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Treba uzeti u obzir nekoliko drugih parametara. Izbacivanje iz zemljine gravitacije dobro je izazov. Raketa Saturn 5 od 6,2 milijuna kilograma (2800 tona) mogla bi dovesti 120 tona u nisku Zemljinu orbitu (4% početne mase u orbitu). Lansiranje s Mjeseca može dovesti više korisnog tereta u mjesečevu orbitu s istom masom pogonskog goriva. Mjesečev modul težio je 4700 kg, uključujući 2400 kg goriva, i mogao je postići mjesečevu orbitu s tom malom masom goriva (~ 50% početne mase u orbitu, iako s različitim gorivima / efikasnošću).

Jednom u orbiti, jer je Mjesečeva masa niža, brzina bijega mu je niža od Zemljine, a takva je i brzina orbite u prijenosnom Marsu. Uz to, možete uzeti u obzir delta-V koji dobijete iz mjesečeve orbite oko Zemlje, a to je 1 km / sek u smjeru Marsovog putnika odjednom tijekom mjeseca.

Dakle od zemlje do zemlje (površina Zemlje do površine Mjeseca nasuprot površine Mjeseca do površine Marsa) nije iznenađenje da bi Mjesec do Marsa trebao manje pogonskog goriva, pogotovo ako se uzme u obzir da biste mogli usporiti letjelicu na Marsu. Međutim, potrajalo bi puno duže. To također pretpostavlja da možete proizvesti raketu na Mjesecu. Ako morate raketu i gorivo donijeti sa Zemlje, nema smisla, osim što ćete možda moći praskati pored Mjeseca nakon lansiranja Zemlje, koristeći svoju orbitalnu brzinu kako biste povećali brzinu svog letjelice kako se približava i prolazi, ali zato što Mjesečeva masa je mala, nemate puno učinka.

Iz Clarkove perspektive to je bilo istina tada i istina sada. Tehnike propulzije ne mijenjaju delta-V, samo vrijeme u kojem se delta-V primjenjuje (pod pretpostavkom da nema pogona bez mase) i oblik prijenosne orbite.

#3
+4
szulat
2015-05-12 21:05:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ponekad jedna slika, posebno ona koju je nacrtao Randall, vrijedi tisuću riječi :)

https://xkcd.com/681/ (xkcd classic "Gravitacija Bunari ")

Pozivanje tvorca:

Ovaj grafikon prikazuje" dubinu "različitih gravitacijskih bušotina Sunčevog sustava. Svaka je bušotina skalirana tako da bi uzdizanje iz fizičkog bunara te dubine - u stalnoj gravitaciji zemljine površine - uzelo istu energiju kao i bijeg iz gravitacije tog planeta u stvarnosti

fragment of "Gravity Wells" by Randall Munroe, under CC-BY-NC

I da, to ne odgovara na pitanje, ali možda pomaže u vizualizaciji jednog od koncepata potrebnih za razumijevanje onoga što se događa. Možda sam to trebao dodati kao komentar ...?

Ako ste ovo proširili kako je važna veličina gravitacije i kako se uspoređuju dva putovanja, imate cjelovit odgovor. Slažem se da je ilustracija korisna.
Točka za koju nisam primijetio da mi se obraća je jednadžba rakete. Odnosno, kada bježite iz gravitacijskog bunara, morate povećati ne samo konačni korisni teret, već i svo gorivo potrebno za dobivanje korisnog tereta i gorivo za izbjegavanje brzine. S Mjeseca biste zamislivo mogli izbjeći puno ili sve ovo lansiranjem s masovnim vozačem / katapultom.
Zanimljiva grafika, ali u svrhu prijenosa orbita nije točna / obmanjujuća.
Heinlein prikazuje katapult u filmu "Mjesec je oštra ljubavnica".
#4
+2
Jersey
2013-07-22 20:16:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pretpostavljam da velik dio ove jednadžbe ima veze sa silom i materijalom potrebnim za postizanje brzine bijega. Zemlja mu je mnogo veća gravitacija, a da ne spominjemo tlak zraka (i atmosferu) koji mora probiti bilo koje svemirsko plovilo. Ako se dobro sjećam, shuttle mora eksplodirati brzinom od oko 5 km / s ^ 2 da bi stigao do Lagrangeove točke 5. Iako je udaljenost mnogo veća (Mjesec je udaljen oko četvrt milijuna milja, dok je Mars samo stidljiv. 5 AU-a) teoretski biste mogli koristiti svo gorivo potrebno za napuštanje Zemlje za put od Mjeseca do Marsa stalnim ubrzavanjem / deaktiviranjem ili čak koristiti Mjesec za praćku (koristeći gravitaciju nebeskog tijela kako biste postigli veće brzine kompliciranom matematikom, omjerima, kutovima i jednim vrlo loptastim pilotom). Matematički je to brojevima vjerojatno lakše, ali ne toliko potrošnji goriva i utrošenim zalihama; vrijeme putovanja zahtijevalo bi veliku količinu zaliha, a da ne spominjemo gorivo za napuštanje Marsa i povratak kući. Znam da su zaista ogromna crvena raketa i pojačivači tu samo da dosegnu svemirsku brzinu, pa se pitate koliko bi im bilo dobro u svemiru.

Možda bismo trebali dobiti warp pogone a la Farscape.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...