nik_pog (nik_pog) wrote,
nik_pog
nik_pog

Category:

Снова в космос: карта характеристической скорости

Не отходя далеко от темы журнала, сегодня я хотел бы показать полезную картинку и сказать немного связанных с ней слов о "космооперном сеттинге номер один", он же мир рассказов "На перехват" и "В космос летают только коммунисты".


Оригинал по ссылке

Это карта скоростей Солнечной системы. Голубыми числами обозначена требуемая характеристическая скорость (в просторечии, дельта-вэ) в километрах в секунду для перехода из одного узла в другой. Красными стрелками обозначены участки, где возможно торможение об атмосферу. Чтобы посчитать общие затраты на перелет, нужно сложить синие числа. Надо понимать, что характеристическая скорость коррелирует с расходом топлива, но зависимость не прямая, так как само топливо тоже нужно разгонять.

Предполагается, что изменение скорости происходит условно мгновенным импульсом в переапсисе для использования эффекта Оберта. У ионных двигателей, которые не могут его полноценно использовать, результат будет хуже примерно в 1,5 раза. Переходные орбиты предполагаются Гомановскими - если вы хотите лететь быстрее или при не идеальном расположении планет, придется платить больше. Например, реальные затраты дельты на перелет с низкой околоземной орбиты на низкую околовенерианскую в стартовых окнах 2021-28 годов лежат между 6,27 и 8,11 км/с. Единственное что меня смутили 27 км/с для взлета с Венеры, которые, казалось бы, не должны быть сильно больше, чем в случае Земли. Может, кто-нибудь объяснит, почему так?

Затраты на взлет и посадку для каждого конкретного случая могут изменяться в ту или иную сторону в зависимости от индивидуальных параметров, поэтому указаны здесь приблизительно.

Какой отсюда следует вывод

К нам в годы первых небесных трасс стали ближе Луна и Марс, но до звезд не достать, если ты не способен ждать(С) "Тысячу лет назад", В.Аргонов.

Действительно, даже переход от освоения Луны и Марса к спутникам Юпитера - очень большой шаг для человечества. 3,6 км/с лежит между НОО и узлом "трансфер Земля-Марс". Далее будет 5,9 км/с до Марса, которые можно погасить аэробрейкингом, (всего 9,5 км/с с НОО до Марса) против 12,5 км/с до Ганимеда (всего 16,1 км/с до Ганимеда), из которых только 2,1 км/с можно погасить аэробрейкингом. Это уже не говоря о затратах времени, которые важны с точки зрения защиты от радиации. Груз-то ладно, а вот людей вы не захотите отправлять к Ганимеду по Гомановской траектории. Затраты характеристической скорости резко увеличиваются, и мы понимаем, что либо ядерный двигатель, либо бездна топлива. Для понимания, Starship, на котором Маск собирается лететь к Марсу, использует 5000 т топлива на 100 т полезной нагрузки. Как говорится, почувствуйте вес. И с Марсом нам еще повезло, что у него атмосфера из углекислого газа, что делает возможным синтез метана. Где искать углерод на спутниках Юпитера - хороший вопрос. Без углерода не получится метан... но все еще получится жидкий водород. Менее эффективное топливо, зато полностью производится из местных ресурсов. К счастью, на спутниках Юпитера очень много льда, так что бездна топлива не является проблемой, а крюк до заправки на Луне по сравнению со всем полетом к Ганимеду получается не очень уж большим, так что поднимать топливо ни с Земли, ни с Марса не нужно.

До звезд доставать еще сложнее. Допустим, Юпитер - на полшишечки коричневый карлик (нет). Если мы хотим выйти на низкую орбиту Юпитера из узла "трансфер к Ганимеду", то надо потратить еще почти столько же дельты, сколько от узла "трансфер Земля-Марс" до Ганимеда. Больше дельты, чем на достижение этого узла от Земли. А потом надо еще менять орбиту на полярную.

Но по правилам "космооперного сеттинга номер один" зоны перехода возле Юпитера не будет, она расположена на низкой полярной орбите Солнца. Посмотрев на карту, мы видим, что трансфер "Земля-Солнце" сам по себе требует больше топлива, чем полет от Земли к Ганимеду. Потом для выхода на низкую околосолнечную орбиту нужно потратить страшные 178 км/с, что на порядок больше, чем любые перелеты внутри Солнечной системы. Потом нужно перейти на полярную орбиту. Другого быстрого способа добраться до зоны перехода нет, хотя есть медленный, который использует гравитационный маневр возле Юпитера для изменения наклонения орбиты с последующим ее понижением. На фоне 178 км/с, уходящих на понижения орбиты, трансфер до Юпитера стоит копейки.

Вот зачем в рассказе "На перехват" нужны ухищрения с внешним приводом. Затраты энергии огромные, переложить их часть с катера на базу и отвязать от расхода реактивной массы очень приятно. В рамках самой системы катер, способный на такие маневры вокруг звезды, может самостоятельно выполнить любой перелет. Вот почему как стартовый двигатель, с которым чарийцам стали доступны звезды, я рассматриваю ядерный газофазный. Это, конечно, прикладной флеботинум, но без него ловить нечего.

Косвенное - вот почему я авторским произволом поместил зону перехода именно там. В посте про космическую шпану, реальных пацанов и космических бродяг я указал на проблему с последними:
их превосходство над реальными пацанами по части двигателей не открывает никаких новых горизонтов. Все самое интересное в Солнечной доступно уже на предельном термояде, а другие звезды все еще слишком далеки.

Кротовые норы нужно было установить таким образом, чтобы по сложности их достижения они находились сразу после внешних планет. Полярная орбита звезды была хорошим вариантом.
Tags: космос, фантастика
Subscribe

Posts from This Journal “космос” Tag

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 24 comments