Estou aprendendo sobre astrodinâmica e gostaria de perguntar como posso calcular o $ \ Delta V $ para uma missão interplanetária.

Eu usei um site para as parcelas de carne de porco ( http://sdg.aero.upm.es/index.php/online-apps/porkchop-plot ), o que me dá o $ \ Delta V $ da missão, e estou comparando meus cálculos com o $ \ Delta V $ que o site me dá, mas eles não são nada parecidos, então pensei que talvez você pudesse me ajudar a calcular corretamente.

Os cálculos que fiz seguem o site http://www.braeunig.us/space/interpl.htm

Resolvendo a equação Kepler, obtenho a posição e a velocidade de cada planeta na partida e chegada ( $ \ vec {V_ {p1}} $ e $ \ vec {V_ {p2}} $ ). No meu caso, os planetas são a Terra e Júpiter e a data de partida é 21/01/2030, com um tempo de vôo de 869 dias (usei as parcelas de porco no primeiro site que vinculei para escolher uma data de partida). Depois disso, resolvo o problema de Lambert dadas as duas posições e o tempo de vôo, obtendo duas velocidades ( $ \ vec {V_1} $ e $ \ vec {V_2} $ ).

Com esses valores, obtenho a diferença entre a velocidade heliocêntrica da espaçonave e a velocidade orbital do planeta. Ou seja, $ \ vec {V_1} – \ vec {V_ {p1}} $ . Tomando esse valor como $ \ vec {V_ \ infty} $ , calculo a velocidade de injeção como $ V_o = \ sqrt { V_ \ infty ^ 2 + \ frac {2 \ mu} {r_o}} $ . Sendo $ \ mu $ e $ r_o $ os valores relativos à Terra. Como tenho uma órbita de estacionamento com um raio de 200 km, $ r_o $ é a soma do raio da Terra mais 200 km. Por fim, calculei $ \ Delta V $ como a diferença entre a velocidade de injeção e a velocidade orbital

$$ \ Delta V = V_o- \ sqrt {\ mu / r_o} $$

Pergunta: Com esses cálculos, tenho um $ \ Delta V = 19 $ km / s aproximadamente, mas $ \ Delta V $ que tenho, de acordo com a trama do porco, é de cerca de 8,8 km / s. Eu sou novo na astrodinâmica, então estou tentando aprender como calcular isso corretamente, mas não encontro o erro e não sei o que está errado.

Comentários

  • Eu não era ‘ o downvoter, mas normalmente o Stack Exchange não ‘ gosta de ” como faço X ” perguntas sem um bom esforço de pesquisa. Você pode nos dizer por que as perguntas existentes sobre delta V don ‘ não ajuda você, ou mostra os cálculos que não estão ‘ comparando com o site?
  • Olá, desculpe pela forma como perguntei o pergunta. Eu adicionei os cálculos que fiz com a explicação de acordo com o que pesquisei. Não ‘ encontrei nenhum livro que explicasse isso corretamente, então não ‘ não sei o que fazer para calcular isso corretamente.
  • Por que isso foi rejeitado quando um absurdo como ” Por que não voamos para o espaço com helicópteros? ” fica em +12?
  • @Hobbes Que desrespeito aos helicópteros! É ‘ tudo sobre reutilização hoje.
  • @Hobbes I ‘ adicionei algo ao título dessa pergunta . O corpo da pergunta tenta abordar o problema de uma perspectiva quantitativa; foi apenas uma escolha infeliz de títulos. A postagem em si não era ” sem sentido “.

Resposta

observação: Este é um comentário estendido muito útil que pode ser útil ao OP, mas atualmente não pode ser postado como um comentário até que este usuário alcance 50 pontos de reputação.


Oh, esta é uma pergunta fantástica. É comum cair na seguinte armadilha ao fazer esses tipos de cálculos.

  • Verifique cuidadosamente os seus referenciais. Os números do Celta V são todos relativos e tentar calcular o delta V entre as órbitas em diferentes referenciais pode ser muito problemático.

  • Descubra de quais referenciais esses v-infinitos vêm no gráfico de costeleta de porco. Eles são relativos ao planeta ou são inerciais em relação ao sol?

Depois de descobrir isso, como você faz a transição de um quadro para outro? De quais parâmetros você precisa?Depois de ter pregado isso, certifique-se de que todos os seus vetores estejam todos no mesmo quadro ao fazer adição, subtração, produtos cruzados, etc.

Editar: Eu queria deixar isso como um comentário , mas preciso da reputação para fazer isso. Quando eu chegar aos 50, irei deletar a resposta e colocá-la como um comentário.

Comentários

  • +1 mas o OP se esforçou para fornecer um exemplo específico do cálculo que estão fazendo na esperança de descobrir o que fizeram de errado. Se você puder identificá-lo, mencione-o especificamente em sua resposta. No momento, seu ” Check X, Y e Z ” é mais um comentário do que uma resposta à pergunta feita . Eu ‘ adicionei uma linha no início de sua postagem para deixar isso claro. Depois de atingir 50 pontos de reputação, você ‘ poderá deixar comentários apropriados nas postagens de outras pessoas ‘. Sinta-se à vontade para editar ainda mais e Bem-vindo ao Espaço!
  • Se você puder de alguma forma reduzir seu tamanho para menos de 500 (atualmente é 714 abaixo de --- parte), então poderíamos pedir aos mods para convertê-lo em um comentário.
  • @peterh ” Certifique-se de usar quadros de referência consistentes ”

Resposta

Ajudaria se você mostrasse seus resultados em etapas diferentes. Assim, seria menos difícil detectar o erro.

O final de janeiro de 2030 é quase o momento certo para uma janela de lançamento de Hohmann para Júpiter (de acordo com minha aritmética). Mas de uma Terra para Júpiter Hohmann é pouco menos de 1000 dias. Uma viagem de 869 dias impulsionaria o delta V. Independentemente disso, fiz um diagrama rápido de uma viagem da Terra a Júpiter para Júpiter Hohmann. Este BOTE rápido assume órbitas circulares e coplanares para o planeta de partida e destino.

Terra para Júpiter Hohmann

A velocidade heliocêntrica da Terra é de cerca de 30 km / s. A velocidade da órbita de transferência de Hohmann heliocêntrica no periélio é de 38,8 km / s. Então Vinf na partida da Terra é de 8,8 km / s.

Esses números concordam com seus cálculos?

Se sim, vou passar para a velocidade de injeção de uma órbita terrestre de 200 km .

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