CE ESTE TRANSFERUL HOHMANN? CALCULUL TRANSFERULUI HOHMANN PENTRU ORBITE

Navele spațiale și sateliții sunt adesea folosiți pentru a orbita corpurile cerești, fie că este vorba de lună, o planetă îndepărtată sau de Pământul însuși. Dar nu toate orbitele sunt la fel. Orbitele la altitudini mici necesită viteze și cheltuieli diferite de energie decât orbitele la altitudini mari. Odată ce un obiect orbitează la o altitudine specifică, legile inerției facilitează menținerea acelei orbite. Dar schimbarea altitudinii orbitei este destul de complicată. Din fericire, fizicienii moderni au o metodă pentru a face posibil un astfel de lucru: transferul Hohmann.

Salt la secțiune

Ce este transferul Hohmann?
Cum funcționează transferul Hohmann?
Cum se aplică Transferul Hohmann la Stația Spațială Internațională?
Cum se aplică transferul Hohmann călătoriilor interplanetare?
Aflați mai multe despre MasterClass-ul lui Chris Hadfield

Chris Hadfield predă explorarea spațiului Chris Hadfield predă explorarea spațiului

Fostul comandant al Stației Spațiale Internaționale vă învață știința explorării spațiale și ce vă rezervă viitorul.

Aflați mai multe

Ce este transferul Hohmann?

Transferul Hohmann este un sistem de lansare a rachetelor pe care fizicienii îl folosesc pentru a muta o navă spațială pe o altitudine diferită de orbită. Pentru a înțelege cum funcționează transferul Hohmann, este important să înțelegem principiul mai larg al mecanicii orbitale.

Mecanica orbitală este un termen pentru matematica prin care o navă spațială schimbă orbita. Pentru obiectele care se află pe orbită, cu cât sunt mai aproape de obiectul pe care orbitează, cu atât vor călători mai repede în jurul acestuia. Acest lucru se aplică oricărui obiect care orbitează altul:

Pământul care orbitează soarele
Luna care orbitează Pământul
O navă spațială care orbitează o planetă

În mecanica orbitală, conceptele de accelerare și încetinire sunt complexe și contraintuitive. Pe orbită, tragerea motoarelor în față te îndreaptă spre o orbită superioară, ceea ce înseamnă de fapt că încetinești, deoarece obiectele pe o orbită superioară se mișcă mai lent. Pentru a merge mai repede, trebuie să decelerați și să cădeți pe o orbită inferioară.

Cu cât ești mai departe de Pământ, cu atât acest efect este mai puțin mărit. Când te îndepărtezi suficient de mult de Pământ, efectele relative ale mecanicii orbitale sunt atât de scăzute încât poți naviga de parcă ți-ai opera nava spațială în spațiul profund.

avantajele și dezavantajele asistenței medicale universale

Cum funcționează transferul Hohmann?

Transferul Hohmann este metoda cea mai frecvent utilizată pentru a muta o navă spațială de pe o orbită inferioară pe una superioară.

În anii 1920, inginerul german Walter Hohmann, inspirat de science fiction, a calculat cel mai eficient mod de a trece pe o orbită superioară.

Transferul Hohmann funcționează prin tragerea motoarelor rachete o dată într-un anumit punct al orbitei inferioare. Această tragere adaugă energie orbitei și propulsează nava spațială mai departe de Pământ, schimbându-și orbita dintr-o orbită circulară într-o orbită în formă ovală.
În punctul în acea nouă orbită ovală în care nava spațială este cea mai îndepărtată de Pământ, echipajul trage din nou motoarele rachetei, iar orbita ovală se transformă înapoi într-un cerc - acesta este mai departe de Pământ decât ultimul.

Transferul Hohmann este standardul industrial pentru cel mai eficient transfer energetic orbital și se aplică indiferent cât de departe vă deplasați în spațiu. Dacă o navă spațială pe orbită își trage motorul suficient de mult, în cele din urmă va merge suficient de repede pentru a zbura în spațiul adânc, scăpând de gravitația planetei. Această viteză, numită viteza de evacuare, este pur și simplu rădăcina pătrată de 2 sau cu 41% mai rapidă decât viteza orbitală.

Chris Hadfield predă explorarea spațiului Dr. Jane Goodall predă conservarea Neil deGrasse Tyson predă gândirea științifică și comunicarea Matthew Walker predă știința unui somn mai bun

Cum se aplică Transferul Hohmann la Stația Spațială Internațională?

Transferul Hohmann este utilizat de echipajul Stației Spațiale Internaționale (ISS). Din cauza micilor bucăți de aer din jurul ISS, stația este trasă înapoi spre Pământ atât de ușor pe cât orbitează. Pentru a evita o spirală continuă spre Pământ, echipajul de la bordul ISS sau al Controlului Misiunii trebuie să-și tragă motoarele din când în când pentru a-l muta pe o orbită superioară.

Cele 5 etape ale dezvoltării grupului ale lui Tuckman

Cum se aplică transferul Hohmann călătoriilor interplanetare?

Să presupunem că încercați să trimiteți o navă spațială de pe Pământ pe Marte și doriți să faceți acest lucru cât mai eficient posibil. Pentru a realiza acest lucru, oamenii de știință profită de faptul că nava spațială este deja pe orbită înainte de a se lansa. Cum este adevărat? Motivul este că nava spațială stă pe Pământ, iar Pământul orbitează în jurul soarelui.

Marte orbitează de asemenea soarele, dar la o distanță mult mai mare (sau altitudine deasupra soarelui). Oamenii de știință folosesc orbitele pământene și marțiene pentru a stabili ceea ce este cunoscut sub numele de periheliu și afeliu.

Periheliul (cea mai apropiată apropiere de soare) va fi la distanța orbitei Pământului
Afeliul (cea mai îndepărtată distanță de soare) va fi la distanța orbitei lui Marte

Oamenii de știință proiectează o orbită pentru rachetă care va include ambii periheliul și afelul. Cu alte cuvinte, racheta, pe o singură orbită a soarelui, va coincide cu orbita Pământului la începutul călătoriei sale și va coincide cu orbita lui Marte la sfârșitul călătoriei sale. Aceasta este cunoscută sub numele de orbită Hohmann Transfer. Porțiunea specifică a orbitei solare a rachetei care o duce de pe Pământ pe Marte se numește traiectoria sa.

Aflați mai multe despre explorarea spațiului în MasterClass-ul fostului astronaut Chris Hadfield.