Što je Hohmann prijenos? Izračunavanje Hohmannovog prijenosa za orbite

Svemirski brodovi i sateliti često se koriste za orbitu oko nebeskih tijela, bilo da je to mjesec, udaljeni planet ili sama Zemlja. Ali nisu sve putanje iste. Orbite na malim visinama zahtijevaju različite brzine i trošenje energije od orbita na velikim visinama. Jednom kada objekt kreće u orbiti na određenoj visini, zakoni tromosti olakšavaju održavanje te orbite. Ali promjena nadmorske visine orbite prilično je složena. Srećom, moderni fizičari imaju metodu koja takvo što omogućava: Hohmannov prijenos.

Skoči na odjeljak

• Što je Hohmann prijenos?
• Kako djeluje Hohmann prijenos?
• Kako se Hohmannov prijenos odnosi na Međunarodnu svemirsku postaju?
• Kako se Hohmannov prijenos primjenjuje na međuplanetarna putovanja?
• Saznajte više o MasterClassu Chrisa Hadfielda

Bivši zapovjednik Međunarodne svemirske stanice podučava vas nauci o istraživanju svemira i onome što nosi budućnost.

Što je Hohmann prijenos?

Hohmannov prijenos sustav je ispaljivanja raketa koji fizičari koriste za pomicanje svemirske letjelice u različitu visinu orbite. Da bismo razumjeli kako funkcionira Hohmannov prijenos, važno je razumjeti širi princip orbitalne mehanike.

Orbitalna mehanika izraz je za matematiku kojim svemirski brod mijenja orbitu. Za objekte koji se nalaze u orbiti, što su bliže objektu oko kojeg kruže, to će brže putovati oko njega. To se odnosi na bilo koji objekt koji kruži oko drugog:

• Zemlja koja kruži oko sunca
• Mjesec koji kruži oko Zemlje
• Svemirski brod koji kruži oko planeta

U orbitalnoj mehanici koncepti ubrzavanja i usporavanja složeni su i kontraintuitivni. U orbiti pucanje vaših motora prema naprijed pomiče vas naprijed u višu orbitu, što zapravo znači da usporavate, jer se objekti u višoj orbiti sporije kreću. Da biste išli brže morate usporiti i pasti u nižu orbitu.

Što ste dalje od Zemlje, taj je učinak manje pojačan. Kad se dovoljno udaljite od Zemlje, relativni učinci orbitalne mehanike toliko su mali da možete kretati kao da upravljate svojim svemirskim brodom u dubokom svemiru.

broj čaša vina u boci

Kako djeluje Hohmann prijenos?

Hohmannov prijenos najčešće je korištena metoda za pomicanje svemirskog broda s niže orbite na višu.

Dvadesetih godina 20. stoljeća njemački inženjer Walter Hohmann, nadahnut znanstvenom fantastikom, izračunao je najučinkovitiji način za prelazak u višu orbitu.

• Hohmannov prijenos djeluje ispaljivanjem raketnih motora jednom u određenoj točki donje orbite. Ova paljba dodaje energiju u orbitu i pokreće svemirski brod dalje od Zemlje, mijenjajući svoju orbitu iz kružne u ovalnu.
• U točki te nove ovalne orbite na kojoj je svemirski brod najudaljeniji od Zemlje, posada ponovno ispaljuje raketne motore, a ovalna se orbita pretvara natrag u krug - ovaj udaljeniji od Zemlje od prethodnog.

Hohmannov prijenos industrijski je standard za energetski najučinkovitiji orbitalni prijenos i primjenjuje se bez obzira na to koliko daleko u svemir putujete. Ako svemirski brod u orbiti dovoljno dugo otpali svoj motor, na kraju će ići dovoljno brzo da odleti u duboki svemir, izbjegavajući gravitaciju planeta. Ta brzina, koja se naziva brzina bijega, jednostavno je kvadratni korijen od 2 ili 41% brži od orbitalne brzine.

Kako se Hohmannov prijenos odnosi na Međunarodnu svemirsku postaju?

Hohmannov transfer koristi posada Međunarodne svemirske stanice (ISS). Zbog malih komadića zraka oko ISS-a, postaja se povlači prema Zemlji sve dok se okreće. Kako bi se izbjegla kontinuirana spirala prema Zemlji, posada na brodu ISS ili Mission Control mora svako toliko paliti svoje motore da bi je premjestila u višu orbitu.

Kako se Hohmannov prijenos primjenjuje na međuplanetarna putovanja?

Recimo da pokušavate poslati svemirsku letjelicu sa Zemlje na Mars, a želite to učiniti što učinkovitije. Da bi to postigli, znanstvenici koriste činjenicu da je letjelica već u orbiti prije nego što se lansira. Kako je to istina? Razlog je taj što letjelica sjedi na Zemlji, a Zemlja kruži oko Sunca.

Mars također kruži oko sunca, ali na mnogo većoj udaljenosti (ili nadmorskoj visini). Znanstvenici koriste zemaljske i marsovske orbite kako bi ustanovili ono što je poznato kao perihel i afelij.

što uzrokuje odlazak gospodarstva u recesiju

• Perihel (najbliži prilaz suncu) nalazit će se na udaljenosti od Zemljine orbite
• Afelij (najudaljenija udaljenost od sunca) bit će na udaljenosti Marsove orbite

Znanstvenici dizajniraju orbitu za raketu koja će uključivati oba perihel i afelija. Drugim riječima, raketa će se, u jednoj sunčevoj orbiti, podudarati s Zemljinom orbitom na početku svog putovanja i podudarat će se s Marsovom orbitom na kraju svog putovanja. To je poznato kao Hohmann-ova prijenosna orbita. Specifični dio solarne orbite rakete koji je vodi sa Zemlje na Mars naziva se njenom putanjom.

kako ponovno uhvatiti teniski reket

Saznajte više o istraživanju svemira u MasterClassu bivšeg astronauta Chrisa Hadfielda.

MasterClass

Predloženo za vas

Internetska nastava koju predaju najveći svjetski umovi. Proširite svoje znanje u ovim kategorijama.

Predaje istraživanje svemira

Predaje konzervaciju

Predaje znanstveno razmišljanje i komunikaciju

Predaje znanost o boljem snu