星际移民局
427人加入此小组
发新帖

行星际轨道加速器的可行性

读图模式

很久之前玩 X3 的时候,看到里面的 transorbital accelerator 觉得太聪明了,跟凡尔纳的大炮一样,直接一炮打到其他星球上。

图片来自:http://thexuniverse.wikia.com/wiki/Trans-Orbital_Accelerator

X3 里面的 TOA 就像上图这样,可以加速飞船从某个行星轨道直接到另一个行星轨道,相当于一个大炮。当然我觉得这个有点短,如果建造的长一点,加速度小一点,这样即便没有很多燃料的小飞船也可以在不同行星轨道之间穿梭了。前提是一定要瞄准啊,不然打偏了就回不来了……

所以可以大致计算一下在轨道直接跳跃需要多大的速度改变,然后进一步可以计算需要多长。

在力学里面有种等效势能图像的方法可以用来比较快的算最省能量等等情况的方法,可以用。但如果不考虑能量问题,只考虑时间问题,就不需要这么麻烦了,当然也更危险了。

收藏 |
发表评论 0

评论 (23) 只看楼主

全部评论

  • 1楼
    2014-05-21 00:31 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta

    维基百科里有一个地球-火星的Δv简图,但不是很准,具体要算Δv还得先确定转移轨道。

    [0] |
  • 2楼
    2014-05-21 00:42 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta

    从地球近地轨道出发,到达火星轨道(不减速)的Δv大约是3.5km/s

    [0] |
  • 3楼
    2014-05-21 00:48 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta

    看起来这个速度不算大,其实挺小的……

    不过这个轨道时间太长,我说的那个用等效势能就类似这种轨道,走切线。如果能源允许的话,是不是应该考虑更加直接的方式,直接走最近的线路直达地球啥的。

    [0] |
  • 4楼
    2014-05-21 00:53 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta
    引用@SpaceXploration 的话: 从地球近地轨道出发,到达火星轨道(不减速)的Δv大约是3.5km/s

    假设加速时宇航员承受5个g的话,加速器的直线长度需要:

    Δv^2/(2*5g)=3500^2/98=125000m

    125公里。

    环形加速器的话

    R=Δv^2/5g=250000m

    250公里的半径。。

    [0] |
  • 5楼
    2014-05-21 00:57 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:看起来这个速度不算大,其实挺小的…… 不过这个轨道时间太长,我说的那个用等效势能就类似这种轨道,走切线。如果能源允许的话,是不是应该考虑更加直接的方式,直接走最近的线路直达地球啥的。

    这个轨道应该是能量最省的霍曼转移轨道了。其他更快轨道的话具体多少Δv的话我明天翻翻书

    [0] |
  • 6楼
    2014-05-21 01:05 猪了个去 智能科学专业 只看Ta
    引用@SpaceXploration 的话:这个轨道应该是能量最省的霍曼转移轨道了。其他更快轨道的话具体多少Δv的话我明天翻翻书
    引用@SpaceXploration 的话:假设加速时宇航员承受5个g的话,加速器的直线长度需要: Δv^2/(2*5g)=3500^2/98=125000m 125公里。 环形加速器的话 R=Δv^2/5g=250000m 250公里的半径。...

    霍曼转移到了目标轨道还要再次变速~用轨道加速器加速燃料缺乏的小飞行器的时候意味着目标轨道上还要放一个轨道减速器。。。

    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:看起来这个速度不算大,其实挺小的…… 不过这个轨道时间太长,我说的那个用等效势能就类似这种轨道,走切线。如果能源允许的话,是不是应该考虑更加直接的方式,直接走最近的线路直达地球啥的。

    走直线这个在太空环境中太难了(也不是说绝对直),一个半径极大的轨道,会大的不可思议啊。。。

    [0] |
  • 7楼
    2014-05-21 01:16 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta
    引用@猪了个去 的话:曼转移到了目标轨道还要再次变速~用轨道加速器加速燃料缺乏的小飞行器的时候意味着目标轨道上还要放一个轨道减速器。。。走直线这个在太空环境中太难了(也不是说绝对直),一个半径极大的轨道,会大的不可思议啊...

    刚才看了一下,出发delta-v 增加0.1km/s,转移时间从200天缩短到150天……不过继续缩短的话需要的delta-v 就越来越大了……

    来自果壳网移动版
    [1] |
  • 8楼
    2014-05-21 01:16 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta
    引用@猪了个去 的话:霍曼转移到了目标轨道还要再次变速~用轨道加速器加速燃料缺乏的小飞行器的时候意味着目标轨道上还要放一个轨道减速器。。。 走直线这个在太空环境中太难了(也不是说绝对直),一个半径极大的轨道,会大的不可思议...

    是的,有个对应的减速器,不过不需要专门的,加速减速同一个。

    为嘛要走直线……不能走直线,那是浪费。


    引用@SpaceXploration 的话:假设加速时宇航员承受5个g的话,加速器的直线长度需要: Δv^2/(2*5g)=3500^2/98=125000m 125公里。 环形加速器的话 R=Δv^2/5g=250000m 250公里的半径。...

    我居然还去检查了一遍。这个距离不算大?太空建造只要有材料好像单纯建设不是很困难吧。不过这玩意要维持轨道需要消耗能量,比较麻烦。

    或许可以设立多级加速,利用多个加速器来加速,这样每个就不用建造那么大,而且还可以通过拼接实现基本上任意的需求。

    [0] |
  • 9楼
    2014-05-21 01:22 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:的,有个对应的减速器,不过不需要专门的,加速减速同一个。为嘛要走直线……不能走直线,那是浪费。 我居然还去检查了一遍。这个距离不算大?太空建造只要有材料好像单纯建设不是很困难吧。不过这玩意要维持轨道...

    环形加速器250km不是比直线更浪费么………我是按末速度的向心加速度算的……也就是实际过程是承受的加速度慢慢增大的……这样的话耐受值应该可以提高……

    来自果壳网移动版
    [0] |
  • 10楼
    2014-05-21 01:25 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:的,有个对应的减速器,不过不需要专门的,加速减速同一个。为嘛要走直线……不能走直线,那是浪费。 我居然还去检查了一遍。这个距离不算大?太空建造只要有材料好像单纯建设不是很困难吧。不过这玩意要维持轨道...

    哦……我可能理解错了……这个环形加速器是从中间加速还是沿着环形边缘加速?

    来自果壳网移动版
    [0] |
  • 11楼
    2014-05-21 01:28 猪了个去 智能科学专业 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:是的,有个对应的减速器,不过不需要专门的,加速减速同一个。 为嘛要走直线……不能走直线,那是浪费。 我居然还去检查了一遍。这个距离不算大?太空建造只要有材料好像单纯建设不是很困难吧。不过这玩意要维...

    但问题有一个:轨道高度不一致的时候,公转周期不一样,意味着两个轨道的两个轨道加速器之间距离(或者说相对角度)不是固定的。所以。。

    [0] |
  • 12楼
    2014-05-21 01:32 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta
    引用@SpaceXploration 的话:环形加速器250km不是比直线更浪费么………我是按末速度的向心加速度算的……也就是实际过程是承受的加速度慢慢增大的……这样的话耐受值应该可以提高……

    环形加速器好像没有很大的优势吧,这个同样需要轨道维持外加转动的控制,不感觉这个会有很大的用处。

    我觉得从火星到地球可以这样:

    引用@SpaceXploration 的话:哦……我可能理解错了……这个环形加速器是从中间加速还是沿着环形边缘加速?



    刚刚我还在想,为什么要环形,可以建成类似螺旋线样的……


    引用@猪了个去 的话:但问题有一个:轨道高度不一致的时候,公转周期不一样,意味着两个轨道的两个轨道加速器之间距离(或者说相对角度)不是固定的。所以。。

    只要好好的计算跟踪就好了,本来就是机动性非常好的加速器嘛。

    [0] |
  • 13楼
    2014-05-21 01:46 猪了个去 智能科学专业 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:环形加速器好像没有很大的优势吧,这个同样需要轨道维持外加转动的控制,不感觉这个会有很大的用处。 我觉得从火星到地球可以这样: 刚刚我还在想,为什么要环形,可以建成类似螺旋线样的…… 只要好好的...

    机动性太浪费燃料了。。。其实我在想可以一条轨道上布置好几个发射器和接收器。。。这样就有好几个发射窗口了。。。

    越来越感觉打偏了很危险。。。

    [0] |
  • 14楼
    2014-05-21 01:54 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta
    引用@猪了个去 的话:机动性太浪费燃料了。。。其实我在想可以一条轨道上布置好几个发射器和接收器。。。这样就有好几个发射窗口了。。。 越来越感觉打偏了很危险。。。

    那也可以,但我画的图虽然加速器看起来隔得很远,实际上应该很近,不容易打偏,更容易机动。

    [0] |
  • 15楼
    2014-05-21 02:08 猪了个去 智能科学专业 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:那也可以,但我画的图虽然加速器看起来隔得很远,实际上应该很近,不容易打偏,更容易机动。

    =。=我怎么觉得是画起来很近。。实际上会很远。。。200km长的轨道分布在百万km量级或更高的行星际轨道之间。。不亚于大炮打蚊子,轨道炮缺点就是打完之后缺乏反馈,飞在半路的时候没法反馈进行调节。。

    [0] |
  • 16楼
    2014-05-21 02:11 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta
    引用@猪了个去 的话:=。=我怎么觉得是画起来很近。。实际上会很远。。。200km长的轨道分布在百万km量级或更高的行星际轨道之间。。不亚于大炮打蚊子,轨道炮缺点就是打完之后缺乏反馈,飞在半路的时候没法反馈进行调节。。

    我的意思是,所有的加速器靠的很近,甚至可以连起来,建成多级目的只是为了提供更好的机动性,并且方便建造和维修。

    [0] |
  • 17楼
    2014-05-21 02:12 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta
    引用@猪了个去 的话:=。=我怎么觉得是画起来很近。。实际上会很远。。。200km长的轨道分布在百万km量级或更高的行星际轨道之间。。不亚于大炮打蚊子,轨道炮缺点就是打完之后缺乏反馈,飞在半路的时候没法反馈进行调节。。

    飞在半路上的时候飞船自己可以通过燃料进行微调啥的。

    [0] |
  • 18楼
    2014-05-21 02:13 猪了个去 智能科学专业 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:我的意思是,所有的加速器靠的很近,甚至可以连起来,建成多级目的只是为了提供更好的机动性,并且方便建造和维修。

    那就用太空电梯呗。。。如果都连起来了还要啥加速器啊。。。

    [0] |
  • 19楼
    2014-05-21 02:31 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta
    引用@猪了个去 的话:那就用太空电梯呗。。。如果都连起来了还要啥加速器啊。。。

    从地球到火星啊,如果加速器只需要 125 km,太空电梯怎么建?俩星球还在相对运动。

    [0] |
  • 20楼
    2014-05-21 02:37 应该还没挂 只看Ta
    引用@SpaceXploration 的话:维基百科里有一个地球-火星的Δv简图,但不是很准,具体要算Δv还得先确定转移轨道。

    我来发个全的

    [2] |
  • 21楼
    2014-05-21 06:08 章鱼喵.时见疏星 理论物理专业,西夏文爱好者 只看Ta

    突然觉得这样做货运可能会比较棒,丢了也不会死人啥的。

    [0] |
  • 22楼
    2014-05-21 14:02 ProtossProbe 工程力学专业,果壳SpaceX小组组长 只看Ta
    引用@应该还没挂 的话:我来发个全的

    看不清啊,有没有高清大图?

    [0] |
  • 23楼
    2014-05-21 14:09 猪了个去 智能科学专业 只看Ta
    引用@章鱼喵.时见疏星 的话:突然觉得这样做货运可能会比较棒,丢了也不会死人啥的。

    考虑到发射出去的快递,如果没有逃逸,那么会周期性的和发射器轨道重合一次。。。很危险的样子

    [0] |

小组最新帖子

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©2017果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:13488674940