КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА ТРАНСФЕРЪТ НА HOHMANN? ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ПРЕНОСА НА ХОМАН ЗА ОРБИТИ

Космическите кораби и спътници често се използват за орбита около небесните тела, независимо дали това е Луната, далечната планета или самата Земя. Но не всички орбити са еднакви. Орбитите на ниска надморска височина изискват различни скорости и разходи за енергия, отколкото орбитите на големи височини. След като обектът се върти в орбита на определена височина, законите на инерцията улесняват поддържането на тази орбита. Но промяната на надморската височина на орбитата е доста сложна. За щастие съвременните физици имат метод, който да направи възможно такова нещо: трансферът на Хоман.

Преминаване към раздел

Какво представлява трансферът на Hohmann?
Как работи трансферът на Hohmann?
Как се прилага трансферът на Хоман към Международната космическа станция?
Как се прилага трансферът на Hohmann за междупланетни пътувания?
Научете повече за MasterClass на Крис Хадфийлд

Крис Хадфийлд преподава космически изследвания Крис Хадфийлд преподава космически изследвания

Бившият командир на Международната космическа станция ви учи на науката за изследване на космоса и на бъдещето.

Научете повече

Какво представлява трансферът на Hohmann?

Трансферът на Хоман е система за изстрелване на ракети, която физиците използват за преместване на космически кораб в различна височина на орбита. За да разберете как работи трансферът на Хоман, е важно да разберете по-широкия принцип на орбиталната механика.

Орбиталната механика е термин за математиката, с който космическият кораб променя орбитата. За обектите, които са в орбита, колкото по-близо са до обекта, който обикалят, толкова по-бързо ще обикалят около него. Това се отнася за всеки обект, обикалящ около друг:

Земя, обикаляща около слънцето
Луната в орбита около Земята
Космически кораб, обикалящ около планета

В орбиталната механика концепциите за ускоряване и забавяне са сложни и противоположни. В орбита, изстрелването на двигателите ви напред ви премества напред в по-висока орбита, което всъщност означава, че забавяте, защото обектите в по-висока орбита се движат по-бавно. За да вървите по-бързо, трябва да намалите скоростта и да попаднете в по-ниска орбита.

Колкото по-далеч сте от Земята, толкова по-малко е увеличен този ефект. Когато се отдалечите достатъчно от Земята, относителните ефекти на орбиталната механика са толкова ниски, че можете да навигирате, сякаш управлявате космическия си кораб в дълбокия космос.

какво е мат в шаха

Как работи трансферът на Hohmann?

Прехвърлянето на Хоман е най-често използваният метод за преместване на космически кораб от по-ниска орбита към по-висока.

През 20-те години немският инженер Валтер Хоман, вдъхновен от научната фантастика, изчислява най-ефективния начин за придвижване към по-висока орбита.

как да подобрим речника на английския и граматиката

Трансферът на Хоман работи чрез изстрелване на ракетни двигатели веднъж в определена точка в долната орбита. Това изстрелване добавя енергия към орбитата и задвижва космическия кораб по-далеч от Земята, променяйки орбитата си от кръгова до орбита с овална форма.
В точката на тази нова овална орбита, в която космическият кораб е най-отдалечен от Земята, екипажът изстрелва отново ракетните двигатели и овалната орбита се превръща обратно в кръг - този по-далеч от Земята от предишния.

Трансферът на Hohmann е индустриален стандарт за най-енергийно ефективен орбитален трансфер и се прилага независимо колко далеч в космоса пътувате. Ако космически кораб в орбита изстреля двигателя си достатъчно дълго, той в крайна сметка ще отиде достатъчно бързо, за да отлети в дълбокия космос, избягвайки гравитацията на планетата. Тази скорост, наречена евакуационна скорост, е просто квадратен корен от 2, или 41% по-бърза от орбиталната скорост.

Крис Хадфийлд преподава космически изследвания Д-р Джейн Гудол преподава опазване Нийл деГрас Тайсън преподава научно мислене и комуникация Матю Уокър преподава науката за по-добър сън

Как се прилага трансферът на Хоман към Международната космическа станция?

Трансферът на Хоман се използва от екипажа на Международната космическа станция (МКС). Поради малки парченца въздух около МКС, станцията се връща обратно към Земята все по-леко, докато обикаля. За да се избегне продължаване на спирала навътре към Земята, екипажът на борда на МКС или контрола на мисията трябва да пуска двигателите си толкова често, за да го премести в по-висока орбита.

Как се прилага трансферът на Hohmann за междупланетни пътувания?

Да приемем, че се опитвате да изпратите космически кораб от Земята до Марс и искате да го направите възможно най-ефективно. За да постигнат това, учените се възползват от факта, че космическият кораб е такъв вече в орбита преди да стартира. Как е вярно това? Причината е, че космическият кораб седи на Земята и Земята обикаля около Слънцето.

Марс също обикаля около Слънцето, но на много по-голямо разстояние (или надморска височина над слънцето). Учените използват земните и марсианските орбити, за да установят това, което е известно като перихелий и афелий.

Перихелият (най-близкият подход към слънцето) ще бъде на разстоянието от орбитата на Земята
Афелият (най-отдалеченото разстояние от слънцето) ще бъде на разстоянието от орбитата на Марс

Учените проектират орбита за ракетата, която ще включва и двете перихелият и афелият. С други думи, ракетата, в една орбита на слънцето, ще съвпадне с орбитата на Земята в началото на пътуването си и ще съвпадне с орбитата на Марс в края на пътуването си. Това е известно като орбита на Hohmann Transfer. Конкретната част от слънчевата орбита на ракетата, която я отвежда от Земята до Марс, се нарича нейната траектория.

Научете повече за изследването на космоса в MasterClass на бившия астронавт Крис Хадфийлд.