Erdvėlaivių greičiai

cosmic speeds

Erdvėlaivių greičiai nuo pirmojo kosminio iki ketvirtojo kosminio

Kylant erdvėlaiviu reikia įsigreitinti iki 1-jo kosminio greičio 7,9 km/s, kuriuo jau galima įlėkti orbiton aplink Žemę. Tiesa, suborbitiniams lėkiams pakanka 1,1 km/s = 3940 km/h. Virgin Galactic ervėlaivis pakyla į 86 km aukštumą ar bendrovės Blue Origin erdvėlaivis į 107 km, kur kelias minutes pabūna nesvarumo būsenoj. Pirmąkart 1961 metais suborbitiškai lėkė A.Shepard erdvėlaiviu Mercury-3 iki 187 km aukščio. Kosmoso riba yra 100 km aukštis nuo Žemės paviršiaus.

erdvelaiviu A

Blue Origin erdvėlaivis kyla link kosmoso, o Blue Origin erdvėlaivis tuoj nusileis ant Žemės

2-is kosminis 11,19 km/s greitis įgalina įveikti Žemės gravitaciją ir judėti link Saulės sistemos planetų, o 3-is 16,6 km/s – ištrūkti iš Saulės sistemos. Apskaičiuotas ir 4-is kosminis greitis – išlėkimo į kitas galaktikas – 537 km/s

Link Mėnulio Apollo-15

Lekiant į Mėnulį 1971-ais Apollo-15 erdvėlaivį Endeavour greitino 2965 t masės ir o10x110 m didumo startūnas Saturn-V. Jo pirmoji, 2290 t masės ir 34,3 MN stūmos, iškėlė į 70 km aukštį įgreitinusi iki 2,7 km/s, 2-ji (496 t 5 MN) į 185 km iki 6,8 km/s ir 3-ji (132 t 1 MN) iki 11,2 km/s. Nulėkus 6,7 Mm nuo Žemės greitis buvo 7,7 km/s, likus 23 Mm iki Mėnulio – 1,2 km/s, o 500 km atstume – 0,9 km/s. Tada varytuvais pasiekta 313-109 km orbita aplink Mėnulį; 82-ją lėkio valandą – į 108-17 km orb; ir 104-ją val po 14 apsukų iš 45 m aukščio Mėnulio moduliu Falcon pamaži nusileista Mėnulio paviršiun. Falcon buvo sunkesnis nei kiti Mėnulio moduliai. Žemėjant maždaug 0,15 m/s greičiu 0.49 m aukštyje nuo paviršiaus, buvo išjungti Falcon varytuvai. Dėl to Falcon nusileido 2,1 m/s greičiu, o Mėnulio modulio pilotas J. B. Irwin sušuko „Bam!“.

Greitinimąsi trikdo Žemės gravitacija ir atmosferos sukuriama aerodinaminė trintis bei navigaciniai poveikiai. Pvz, Saturn-V 1-ji pakopa turėtų pasiekti 3660 m/s, bet praranda 1220 m/s gravitacijai ir 46 m/s oro trinčiai, tad praktiškai įsilekia iki 2394 m/s. 2-ji pakopa pagreitintų dar 4725 m/s, tačiau 335 m/s gravitacinis ir 183 m/s navigacinis nuostoliai sumažina prieaugį iki 4207 m/s. Atitinkamai 3-ji pakopa vietoj 4120 m/s greičio padidinimo teikia 3993 m/s prieaugį, nes praranda 122 m/s gravitacijai ir 5 m/s navigaciniams trikdžiams. Teoriškai galimas bendras 12505 m/s įgreitinimas tampa 10594 m/s. Praktiškai visada nuo šių greičių nukrypstama dėl stūmos, aplinkos ir kitų nestabilumų.

Cheminiai ir kiti varytuvai

Startūnus ir erdvėlaivius greitina chemiškai veikiantieji varytuvai, kuriuose sąveikauja suskystintas ir mažesnio tūrio dujinis kuras su suskystintu deguonimi, o srūvantieji degimo produktai tūtose reaktyviniu principu sukuria stūmą. SpaceX bendrovės Raptor varytuve sukuriama stūma iki 2 MN. Startūno greičio Vmax skaičiavimui K. Ciolkovskij dar 1903-ais pasiūlė formulę.

erdvelaiviu greitis
–  erdvelaiviustartūno greičio pokytis; ve – išmetamų iš varytuvo tūtos dujų srauto greitis, m0 – startūno masė starto metu, mf – startūno likutinė masė ištuštinus kuro ir oksidatoriaus bakus. Dauguma erdvėlaivių turi savus varytuvus greitinimui ar lėtinimui (apsukus 180o) ir varytuviukus trajektorijai bei padėčiai koreguoti. Naudojami ir elektriniai joniniai, pvz, Xe izotopų mažos stūmos varytuviukai.

Greitėjimas prie planetų

Smagiai pasigreitina erdvėlaiviai gravitaciniais manevrais, pralėkdami planetas. Vienas jų – 2018 spalio 20 startavęs 4,1 t 3,9×3,6×6,3 m didumo, 4,5 kW galios ir 290 mN stūmos automatizuotas erdvėlaivis Bepi Colombo. 2021-ais pralėkdamas Venerą 552 km atstumu jau įsigreitino iki 100 km/s. Ten kitą dieną greitinosi ir 1800 kg masės ir 100 W galios Solar Orbiter. Abu tyrikliai atsiuntė vaizdų bei duomenų. Bepi dar 6 kartus pralėks Merkurijų ir pradės jo tyrimą 2025-ais. ESA modulis tirs iš 0,48-1,5 Mm orbitos, o JAXA – iš 0,59-12 Mm.

Tyriklio BepiColombo startas. Skrydis link Merkurijaus tęsis 7 metus


Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *