Fyzika

Primary tabs

Vedel by mi niekto poradi ako vypočítam dráhu letu telesa od brzdiaceho manévru po pristátie na povrchu Zeme (let telesa prebieha v atmosfére ktorej hustota sa mení v závislosti od výšky).

[quote]
Jakou ma vlastne energie teleso pohybujici se po obezne draze - mylim tu dodanou po startu ze Zeme. Nemyslim jak efektivne ji doda reaktivni pohon - snad jedine odpor vzduchu behem startu je treba vzit v uvahu... [/quote]

Vztahy pro energii vychazeji z fyzikalnich zakonu - prazdny orbiter ma hmotnost cca 90 tun, plny az 120 tun [hmotnost jednotlivych raketoplany se lisi]. Rychlost na obezne draze bude okolo 7,7km/s. Doba nutna pro dosazeni teto rychlosti je cca 500-510s, pozdeji se provadi jeste dalsi manevry, ale zmeny rychlosti jsou minimalni.
Presnemu vypoctu bych se vyhnul. Kazdy raketoplan ma trochu odlisnou hmotnost, naklad a lisi se drobne okamzik pro vypnuti hlavnich motoru. Vykon SSME a SRB se v case meni, SRB navic pracuji jenom po dobu dvou minut. Musely zapocitat vlivy atmosfery a dalsi "drobnejsi podminky", jako rotace zeme, cilova orbita ...
Vztahy je mozne dopocitat z jednotek SI. Jen nevim, v jakem vztahu chcete tuto energii dostat. Muzete ji brat jako pohybovy impuls ktere to teleso musi dostat v Ns (kg*m/s), jako klasicky vykon ve Wattech (kg*m^2/s^3) nebo jako energii v Joulech (kg*m^2/s^2). Myslim ze uvedene pro hruby vypocet staci.

[quote]Jakou ma vlastne energie teleso pohybujici se po obezne draze - myslim tu dodanou po startu ze Zeme. Nemyslim jak efektivne ji doda reaktivni pohon.[/quote] Řekl bych, že dvě základní složky energie kosmického tělesa jsou energie kinetická Ek = 0,5*m*v^2 spolu s energií potenciální Ep = m*g*h . Těleso na kruhově oběžné dráze kolem Země ve výši cca 350 km má rychlost cca 7700 m/s.

Pro každý kilogram své hmotnosti má tedy těleso energii E = Ek + Ep = (0,5 * 7700 * 7700) + (9,81 * 350000) = 29645000 + 3433500 = 33078500 J = 33078500 Ws = cca 9,2 kWh.

Pokud se tedy někde nepletu, tak např. raketoplán o hmotnosti cca 120000 kg má na oběžné dráze energii na úrovni cca 1100 MWh. Za tuto energii bychom na Zemi ve formě elektřiny zaplatili cca 5,5 mil. Kč (při ceně 5 Kč/kWh).

"Neefektivita" raketového pohonu je tedy z tohoto (energetického a cenového) pohledu značná. Problém je v tom, že oběžnou dráhu zatím prakticky neumíme jinak dosáhnout (při rozumných hodnotách přetížení).

[quote]... Ep = m*g*h ...[/quote]

jen dve poznamky

1. vhodnejsi je pouzit integralni vztah pro potencialni energii, tento pocita s homogennim gravitacnim polem, nulovou hladinu si polozit nekam na dohodnute misto povrchu Zeme, viz bod 2 (aby vysla kladna, jinak normalne do nekonecna)

2. dulezite je si take nadefinovat souradnou soustavu, v niz uvazujeme (protoze rychlost je relativni a tedy kineticka energie take). Nejlepsi pro tyto vypocty je ECI, tedy inercialni soustava (spojena s hvezdami) a posouvajici se spolu se Zemi po obezne draze kolem Slunce (tedy dokonale inercialni samozrejme neni :-)

z toho vyplynou korekce, ale ne moc vyznamne, takze pro predstavu je Alesuv postup ok (zasadni je kineticka slozka, neni zadne velke umeni vyletet nahoru, ale problem je ziskat rychlost k udrzeni se tam).

Pro každý kilogram své hmotnosti má tedy těleso energii E = Ek + Ep = (0,5 * 7700 * 7700) + (9,81 * 350000) = 29645000 + 3433500 = 33078500 J = 33078500 Ws = cca 9,2 kWh.

Pokud se tedy někde nepletu, tak např. raketoplán o hmotnosti cca 120000 kg má na oběžné dráze energii na úrovni cca 1100 MWh. Za tuto energii bychom na Zemi ve formě elektřiny zaplatili cca 5,5 mil. Kč (při ceně 5 Kč/kWh).

"Neefektivita" raketového pohonu je tedy z tohoto (energetického a cenového) pohledu značná. Problém je v tom, že oběžnou dráhu zatím prakticky neumíme jinak dosáhnout (při rozumných hodnotách přetížení). [/quote]

Tuto úvahu jsme již také kdysy provedl a mám k ní dvě poznámky.
1.(ta žertovnější) Pokud by STS létal za 5,5 mil. Kč na jeden let tak by mi nepřišel vůbec neefektivní.
2. Úvaha ve skutečnosti takto nefunguje, protože gigantické první stupně raketu především zvedají do výšky a také sami sebe, a pak jí následně naopak relativně malé stupně urychlují na 1. kosmickou rychlost.

[quote]2. Úvaha ve skutečnosti takto nefunguje, protože gigantické první stupně raketu především zvedají do výšky a také sami sebe, a pak jí následně naopak relativně malé stupně urychlují na 1. kosmickou rychlost. [/quote] To je pravda, ale úvahu lze dotáhnout k vyšší reálnosti tím, že lze zhruba odhadnout výkon raketových motorů z jejich tahu F a specifického impulsu Isp. K mému překvapení mi vyšlo, že motory STS (SRB i SSME dohromady) za celou dobu své činnosti při startu vygenerují cca 6000 MWh, což je zhruba šestinásobek "čisté" energie raketoplánu na oběžné dráze. Intuitivně jsem očekával tento poměr daleko horší. Ekvivalentní cena 6000 MWh elektřiny na Zemi je cca 30 mil. Kč (při 5 Kč/kWh).

Odhad energie z motorů jsem udělal takto. Při mnou odhadnuté 50% účinnosti motorů lze jejich "ekvivalentní výkon" (spíše "příkon" nebo "tepelný výkon") vyjádřit zhruba vztahem P = F*Isp, takže pro první 2 minuty letu STS je výkon P1 = 30MN*3000Ns/kg = 90000 MW a pro zbývajících cca 6 minut činnosti SSME je výkon P2 = 7MN*4000Ns/kg = 28000 MW. Z toho mi pak vychází, že za první 2 minuty letu vytvoří všechny motory sestavy energii cca 3000 MWh a za zbývajících 6 minut samostatné činnosti SSME pak dalších cca 2800 MWh. Dohromady tedy něco kolem těch 6000 MWh. "Čistý mechanický výkon" produkovaný motory je navíc zhruba poloviční proti jejich "příkonu", takže samotná "mechanická účinnost" celé nosné rakety (STS) je někde na úrovni 30% (pohon za dobu své činnosti dodá celé sestavě jen cca 3x větší energii, než jakou má pak těleso dopravené na oběžnou dráhu), což vůbec není špatné. Odhad je to samozřejmě velmi hrubý a určitě dost něpřesný, ale dává snad solidní představu o tom, jak to "funguje".

Quote: zasadni je kineticka slozka, neni zadne velke umeni vyletet nahoru, ale problem je ziskat rychlost k udrzeni se tam).
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
To není úplně tak . Pokud chceme např. získat rychlost 7,8 km/s v prostředí bez gravitace bez atmosféry, pouze v jednostupòové raketě na LOX/RP , Isp 4460 Ns/kg pro užitečné zatížení 100.000 kg a hmotě prázdného stupně 40.000 kg, vychází z Ciolkovského rovnice:
Pro konečnou hmotu Mk = 140000 kg dostaneme potřebnou počáteční hmotu Mp:
MP/MK = exp(v/Isp)
Mp = MK x exp(v/Isp)
MP = 140.000 x 5,75 = 805.000kg
Avšak startovní hmotnost STS, který je navíc 1,5 stupòový je cca 2.000.000 kg. Rozdíl tedy připadá na gravitační a aerodynamické ztráty.

Výpočet pana Holuba z výkonu a energie je přesnější, ale u SRB tah po téměř celou dobu práce značně klesá a s ním zřejmě i Isp, je regulován i tah SSME, takže takto počítaná energie by byla menší, ale účinnost motorů naopak horší. Do výpočtu skutečně dosažené kinetické energie by se musela zahrnout i hmota prázdného ET a její konečná rychlost, stejně tak hmota prázdných SRB s příslušnou rychlostí.

Doporučuji diskutujícím tohoto vlákna návštěvu této přednášky, po ní vám Dr. Grygar rád zodpoví vaše laické otázky ohledně fyziky a astronomie.

SERIE PREDNASEK NA PODPORU RACIONALNIHO, KRITICKEHO MYSLENI A ODHALOVANI PSEUDOVEDY

RNDr. Jiri Grygar, CSc.

PROC ASTRONOMIE FUNGUJE, KDEZTO ASTROLOGIE NIKOLI

ctvrtek 26. listopadu od 18:00 hod
poslucharna C - VSE v Praze
http://www.sysifos.cz/index.php?id=vypis&sec=1258121146

"Pro každý kilogram své hmotnosti má tedy těleso energii E = Ek + Ep = (0,5 * 7700 * 7700) + (9,81 * 350000) = 29645000 + 3433500 = 33078500 J = 33078500 Ws = cca 9,2 kWh.

Pokud se tedy někde nepletu, tak např. raketoplán o hmotnosti cca 120000 kg má na oběžné dráze energii na úrovni cca 1100 MWh. Za tuto energii bychom na Zemi ve formě elektřiny zaplatili cca 5,5 mil. Kč (při ceně 5 Kč/kWh).

"Neefektivita" raketového pohonu je tedy z tohoto (energetického a cenového) pohledu značná. Problém je v tom, že oběžnou dráhu zatím prakticky neumíme jinak dosáhnout (při rozumných hodnotách přetížení). "

Dekuji za tuto i dalsi odpovedi na toto tema, me castecne uvahy se potvrdili - rovnice jsou zhruba ty co jsem mel zhruba na mysli - co se tyce te energie - jen jsem si nebyl jisty zdali to tak opravdu jde spocitat.
Je z toho pro me videt - je to potvrzeni, ze zcela jiny druh pohonu nez ten soucany by mohl byt opravdu velmi znacnym skokem vpred a nektere moznosti ze SciFi by pak byli skutecne blizko realite.

[quote]Je z toho pro me videt - je to potvrzeni, ze zcela jiny druh pohonu nez ten soucany by mohl byt opravdu velmi znacnym skokem vpred a nektere moznosti ze SciFi by pak byli skutecne blizko realite. [/quote] To je spíš Tvoje přání než reálná možnost. Jaké jiné pohony máš na mysli? Obávám se, že "sci-fi možnosti" by vyžadovaly "sci-fi pohony". Pro Tebou občas zmiòovanou "antigravitaci" zatím nevidím žádnou reálnou fyzikální možnost (ani náznak). Taky bych si antigravitaci přál, ale to pro realizaci nestačí.

[quote][quote]Je z toho pro me videt - je to potvrzeni, ze zcela jiny druh pohonu nez ten soucany by mohl byt opravdu velmi znacnym skokem vpred a nektere moznosti ze SciFi by pak byli skutecne blizko realite. [/quote] To je spíš Tvoje přání než reálná možnost. Jaké jiné pohony máš na mysli? Obávám se, že "sci-fi možnosti" by vyžadovaly "sci-fi pohony". Pro Tebou občas zmiòovanou "antigravitaci" zatím nevidím žádnou reálnou fyzikální možnost (ani náznak). Taky bych si antigravitaci přál, ale to pro realizaci nestačí. [/quote]

Antigravitace - emitovani gravitonu by mel vyvaret tah diky vyvolavani silne umele gravitacni sily pusobici proti gravitaci Zeme.
Vim, ze graviton je hypoteticka castice - ale proste pisu jako teoretickou moznost - nevyloucenou moznost.
Emitovani gravitonu by vyzadovalo pouze prisun energie - je otazka v jake forme - pochazejici treba z rizeneneho stretavani hmoty s antihmotou - a ne dodavku i latky napriklad xenonu na jeho vypuzovani ven jak u bezneho reaktivniho pohonu.

Jde mi spise o to, ze podobne dopravni prostredky typu pomerne malych kosmickych dopravnich lodi muzou v budoucnu existovat a tak neni vubec na miste poukazovat na jejich udajnou nemoznost zkonstruhovani srovnavanim s velikosti dnesnich raket pri uzitecne hmotnosti, kterou jsou schopne na obeznou drahu dopravit.
Proste vyvoj kosmicke techniky - tedy predevsim pohonu nerekl sve posledni slovo - alespon tak pevne doufam.

[quote]To není úplně tak . Pokud chceme např. získat rychlost 7,8 km/s ... Avšak startovní hmotnost STS, který je navíc 1,5 stupòový je cca 2.000.000 kg. Rozdíl tedy připadá na gravitační a aerodynamické ztráty.[/quote]

Mluvil jsem o necem jinem - porovnaval jsem velikost rakety nutne k dosazeni vysky 350 km (ciste balisticky) a velikost rakety, potrebne k dosazeni vysky - a udrzeni se tam dostatecne dlouho, nez je dosazena orbitalni rychlost.

To co uvadite, je velikost potrebna k vyzdvizeni nahoru "nakladu a jeste urychlovaciho stupne". Neni zde zadny spor, jen mluvime kazdy o necem jinem.

Kdyz zustaneme u zjednoduseneho Ep = mgh a Ek = 1/2mv^2 tak pro jednotkovou hmotnost je pomer energii Ek/Ep = v^2/2gh coz pro 350km a 7700m/s vychazi asi 8.6 tedy kineticka slozka v tomto prvnim priblizeni dela skoro 90 procent celkove "energie" vzhledem k povrchu.

[quote][quote]Je z toho pro me videt - je to potvrzeni, ze zcela jiny druh pohonu nez ten soucany by mohl byt opravdu velmi znacnym skokem vpred a nektere moznosti ze SciFi by pak byli skutecne blizko realite. [/quote] To je spíš Tvoje přání než reálná možnost. Jaké jiné pohony máš na mysli? Obávám se, že "sci-fi možnosti" by vyžadovaly "sci-fi pohony". Pro Tebou občas zmiòovanou "antigravitaci" zatím nevidím žádnou reálnou fyzikální možnost (ani náznak). Taky bych si antigravitaci přál, ale to pro realizaci nestačí. [/quote]

Existuje reálná fyzikální možnost ... atomový raketový motor!

Funkční prototypy v šedesátých a sedmdesátých letech (NERVA, VASIMIR, ...) vykazovaly zhruba trojnásobnou účinnost oproti klasickému chemickému palivu. Jenže tato možnost není (hlavně politicky) průchodná.

Ještě si dovolím poznámku: i se současným chemickým pohonem je cena za palivo zanedbatelná v celkových nákladech na start STS. Celkové náklady na start jsou zhruba o dva až tři řády vyšší (především z administrativních důvodů). Takže efektivnější (soukromý)provozovatel by se mohl dostat s STS na výrazně nižší náklady. A naopak, pokud NASA nezmění systém administrativních nákladů, tak bude i systém Orion/Ares velmi nákladný (ale s nižším vynášeným zatížením a schopnostmi oproti STS)

Každý bod na zemském plášti rotuje nějakou rychlostí kolem zemské osy a tuto rychlost dostává z něj startující rakera do vínku ve vztahu ke středu Země, pokud ovšem startuje východním směrem, tak aby sklod dráhy k rovníku byl ve stupních stejný jako zeměpisná šířka místa startu. Čím blíže k rovníku, tím je tato darovaná rychlost větší. Rozdíl mezi Capam a Korou bude tak asi 120 m/s a to by nemělo mít takový vliv na zvýšení nosnosti / údajně o 25% /.

Prírastok rýchlosti od rotácie zeme sa počíta asi takto:

delta V = 465 sinA cosB
kde B je zemepisná šírka a A je azimut stre¾by.
465m/s je obvodová rýchlos povrchu Zeme na rovníku (pre r=6378km t=86164s).

Potom vychádza pre A=90° (stre¾ba smerom na východ):
pre Kourou: 5°14' s.š. delta V = 463,17 m/s
pre Cap Canaveral: 28°27' s.š. delta V = 409,95 m/s
pre Bajkonur: 47°22' s.š. delta V = 316,35 m/s

Mám dojem, že zvýšenie nosnosti sa počíta cez Ciolkovského číslo.

Takže ďalej už bez záruky, je to len úvaha pre teoretickú jednostupòovú raketu.
Ciolkovského číslo
C = (Mk + Mp + Mn) / (Mk + Mn)
Mk - hmotnos konštrukcie
Mp - hmotnos paliva
Mn - hmotnos nákladu

Potrebujeme dosiahnu rýchlos 7905m/s, zmenšenú o delta V (tú získame zadarmo od rotácie zeme)
Vp = 7905 - delta V.
Gravitačné a aerodynamické straty sú asi 15-17%, takže potrebujeme dosiahnu teoretickú rýchlos Vchar.
Vchar = Vp * 1,16

Isp charakterizuje motor a udáva sa v Ns/kg, slušný motor nech má Isp=3000 Ns/kg (RD-107 má 3080 Ns/kg)

Ciolkovského rovnica má tvar
Vchar = Isp * ln(C)
po úprave
ln(C) = Vchar / Isp (nie som si istý, či je to takto vyjadrené korektne)

Potom:
delta V = 0m/s; Vchar = 9169,8 m/s; C = 21,255 (pól alebo stre¾ba na sever/juh)
delta V = 465 m/s ; Vchar = 8630,4 m/s; C = 17,757 (rovník)
delta V = 463,17m/s; Vchar = 8632,5 m/s; C = 17,77 (Kourou)
delta V = 409,95m/s; Vchar = 8694,258 m/s; C = 18,14 (Cap Canaveral)
delta V = 316,35m/s; Vchar = 8802,834 m/s; C = 18,81 (Bajkonur)

Majme teoretickú jednostupòovú raketu s hmotnosou konštrukcie 10ton a hmotnosou paliva 200 ton.
Hmotnos nákladu vychádza pre
rovník 1935kg (100%)
Kourou 1926kg (99,5%)
Cap Canaveral 1668kg (86%)
Bajkonur 1229kg (63,5%)
pól 0kg

Len neviem, či som uvažoval správne :(

Edit: rozdiel Kourou - Cap Canaveral vychádza len 13%, ale treba ma na pamäti, že strelecký sektor CC nesmeruje priamo na východ, ale na juhovýchod, čiže azimut nie je 90° ale o čosi viac, okolo 120°, podobne aj Bajkonur, kde azimut smeruje viac na sever. [Upraveno 01.12.2009 Alchymista]

Nejsem matematik, ale naprosto souhlasím, je bych požádal o výpočet teoretické jednostupòové rakety pro jednotlivé případy jak jsou v posledním odstavci pro konkrétní případy :
Váha konstrukce 24,5 tuny, váha paliva 255,5 tuny a váha konstrukce 11 tun a paliva 105 tun.
Podklad : Ing. B. Růžočka-seriál Rakety str. 986 a 705.
Díky.

Myslím, že úvahy jsou vedeny docela správně, ale upozoròuji na to, že u vícestupòových raket bude výsledný rozdíl v nosnosti o něco menší (spíš o hodně menší), než u teoretické jednostupòové rakety, takže výsledky berte spíš jako "nejhorší možný případ", nebo "největší možný rozdíl".

Ako jednostupòová nepoletí na orbitu ani jedna. Prvá dosiahne bez nákladu rýchlos 7308m/s, druhá 7067 m/s

Jedno počítadlo je i tu - http://www.kosmo.cz/modules.php?op=modload&name=kosmo&file=index&fil=/m/...

pod¾a neho by na orbitu nedoletela ani tá "moja", pretože požadovaná Vchar je nastavená ako 9500m/s a "moja" dosiahne len 9133m/s (Isp so bral pre všetky rovnaké)

Edit
Pokia¾ použijete kalkulátor a údaje z http://www.astronautix.com, je treba prepočíta Isp zo sec na Ns/kg - prevodný pomer je 9,80665 (1N = 1/9,80665kgf). [Upraveno 01.12.2009 Alchymista]

Davide, ještě z té knížky připiš Isp, jinak ti to nikdo nespočítá :-)

Jedná se jen o orientační výpočet, vložit místo 10 tun konstrukce 200 tun paliva do původního schematu, mnou navržené parametry by neměl být problém , uvidíme co vyjde .Samozřejmě některé hodnota v původním schematu jsou nadsazené, ale to kompenzuje fakt, že skutečné konstrukce nebyly jednostupòové, ale 1,5 stupòové i když u Atlasu je to sporné, neb odhazoval jen dva motory.
Dík.

Nepochopil si ma - rakety sa takými parametrami a s motormi s Isp=3000Ns/kg sa ako jednostupòové vôbec nedostanú na orbitu, nedosiahnu potrebnú rýchlos.
Ich ciolkovského číslo je 11,43 a 10,55 - jednostupòová raketa s Isp=3000Ns/kg potrebuje pre dosiahnutie orbity C aspoò 17,75.
Prvá by na to potrebovala motory s Isp okolo 3545 Ns/kg, druhá dokonca 3665 Ns/kg.

Nesmíte brát tu hranici 9500 m/s v mých javascriptech jako nezměnitelnou. Prostě to tam přepiš na 9100 m/s (když odpočítáme např. 400 m/s jako rychlost rotace Země na kosmodromu) a nech to přepočítat. Také Isp je ale samozřejmě velmi důležitá položka a i malý rozdíl se projeví dost výrazně.

Z Ciolkovského rovnice vychází Ms/Mk = e ^ (v/Isp), a z toho pak Ms = Mk. e ^ (v/Isp).
Je vidět, že startovní hmota Ms je přímo úměrná konečné Mk, ale exponenciálně závislá na poměru v/Isp. Takže zlepšení motorů v Isp má značně větší efekt, než nějaké extrémně tenké nádrže.

Tak nap ř. pro různé Isp:
e ^ (7800/4600) = 5,45
e ^ (7800/3300) = 10,60
e ^ (7800/2500) = 22,60

Pro různé potřebné rychlosti:
e ^ ( 100/4600) = 1,025
e ^ 1000/4600) = 1,24
e ^ (2000/4600) = 1,545
e ^ (4000/4600) = 2,38
e ^ (8000/4600) = 5,69

V praxi však u raket (STS, Saturn5 …)je potřebná startovní hmota minimálně o 50% vyšší, než teoretická. Zajímalo by mne, kde se v javascriptech vzal údaj potřebné rychlosti k započtení gravitačních ztrát 9200 m/s, tedy ztráty asi 16%. Zdá se mi to neúměrně málo.

V reálu ty ztráty jsou: STS 1222 m/s gravitační, 107 aerodynamické, Delta 7925 1150 grav., 136 aerod. Saturn V 1534 grav. 40 aerodyn. Je to závislé na profilu letu - raketa se silným 1. stupněm může dřív klopit dráhu a snižovat gravitační ztráty jen při malém nárůstu aerodynamických.

To znamená zvýšení teoretické rychlosti pro zahrnutí gravitačních a aerodynamických ztráty násobkem 1,17, tedy o 17%. Jelikož převod na potřebnou startovní hmotu Ms je v exponenciální funkci, tedy nutné zvýšení Ms je 32,2 %. I to se mi zdá málo podle skutečnosti. Je to opravdu spočteno např. u STS zahrnutím obou stupòů a zahrnutím také hmoty ET a její rychlosti do MK?

Myslím, že tyto úvahy by měly být přesunuty do jiné nitě, např. Fyzika

[Edit A.H.: Relevantní příspěvky jsem přesunul z Davidovin 2.12.2009.]

Neslobodno zabudnú na ďalšiu vec - celková rýchlos, ktorú musí nosič udeli nákladu je väčšia, ako kruhová rýchlos.
Ide o to, že okrem urýchlenia v "horizontálnom smere" na kruhovú rýchlos vo výške dráhy musí nosič vynies náklad do výšky dráhy, čo zrejme možno počíta ako rýchlos potrebnú pre zvislý vrh do výšky obežnej dráhy.
Kruhová rýchlos pre výšku 200km je cca 7790m/s; rýchlos pre zvislý vrh do výšky 200km cca 1980m/s; tieto rýchlosti sú na seba kolmé, takže ich geometrický súčet (bez opráv na zemepisnú šírku miesta štartu) dáva zhruba 8030-8040m/s.
Gravitačné a aerodynamické straty (plus straty pri navádzaní na kruhovú dráhu) predstavujú ďalších 15-20% s priemernou hodnotou povedzme 17% - vo výsledku to dáva okolo 9400m/s, čo je zrejme oná charakteristická rýchlos potrebná pre dosiahnutie kruhovej obežnej dráhy vo výške 200km.

Gravitační ztráty velmi závisí na zrychlení rakety, to je na čase t, za který raketa nabere kruhovou rychlost, nebo rychlost volného pádu, kterou je nutno kompenzovat tahem motorů v = g.t. Tak např. pro 180 sec funkce rakety je to 9,81x 180 = 1760 m/s, ovšem, to jen za předpokladu stabilního g. Ve skutečnosti bude tato hodnota nižší, nebo gravitační zrychlení g je kompensováno odstředivým a to stoupá s druhou mocninou úhlové rychlosti, až při dosažení LEO plně kompenzuje gravitační. Tedy nejvíce se projevuje při rychlosti blízké kruhové. Při poloviční rychlosti je odstředivé zrychlení jen čtvrtina g.

Ještě jsem zapomněl poznamenat, že toto gravitační zrychlení se sčítá vektorově se zrychlením ve směru tahu motorů.

Quote: (Ervé): V reálu ty ztráty jsou: STS 1222 m/s gravitační, 107 aerodynamické, Delta 7925 1150 grav., 136 aerod. Saturn V 1534 grav. 40 aerodyn.

Quote: Alchymista:
rovník 1935kg (100%)
Kourou 1926kg (99,5%)
Cap Canaveral 1668kg (86%)
Bajkonur 1229kg (63,5%)
pól 0kg
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Údaje konkrétních gravitačních a aerodynamických ztrát vyjádřených v rychlosti (uvedl Ervé v Davidovinách) i výpočet, který uvedl Alchymista (i když jen pro 1-stupòovou raketu) i ukazují, jak zavádějící je údaj „charakteristická rychlost“. Tento údaj může být dobrý výpočty, ale vůbec neříká, kolik procent paliva a tedy startovní hmoty je nutno na tyto ztráty věnovat nebo o kolik bude snížena nosnost rakety pro různé zeměpisné šířky.
Když někomu řekneme, že na gravitační a aerodynamické ztráty připadá v průměru cca 15-17% rychlosti, naprostá většina lidí (možná i na tomto fóru) si řekne, že tedy cca 84% paliva jde na dosažení kruhové rychlosti. Stejně tak když se řekne, že rozdíl v přidané rychlosti od rotace země mezi Cap Canaverel a Bajkonurem je jen cca 1% kruhové rychlosti, mnoho lidí si myslí, že to změní nosnost rakety jen o 1% (viz David), ve skutečnosti je to mnohem víc.

Uvedu příklad u Saturnu 5 z údajů p. Ervé: 1534m/s grav. ztráty, z. 40m/s aerodyn. ztráty. Pro kruhovou rychost 7800 m/s je tedy vchar : 9374 m/s, tedy na ztráty vyjádřené rychlostí 20,18%.
Spočtěme z Ciolkovského rovnice Ms = Mk * e ^ (v/Isp) pro střední Isp motorů J2 a F1: 3480Ns/kg a obě rychlosti:
Pro 7800 m/s – beze ztrát: Ms = 9,39*Mk
Pro 9374 m/s – se ztrátami: Ms =14,77*Mk tedy 54 % Ms jde na grav. a aerod. ztráty

Pokud zahrneme 410 m/s od rotace Země na Cap Canaverel (musíme to odečíst od kruhové rychlosti):
Pro 7390 m/s – bez ztrát: Ms = 8,356*Mk
Pro 8924 m/s – se ztrátami: Ms =12,987*Mk , tedy 55,4% Ms jde na grav. a aerod. ztráty.

Důvodem vysokých gravitačních a aerodynamických ztrát vyjádřených v potřebném Ms – tedy v palivu je exponenciální závislost Ms na rychlosti. Uvedené výpočty ovšem platí pro jednostupòovou raketu jako náhradu za Saturn 5. Ve skutečnosti by byly tyto ztráty vyjádřené hodnotou Ms o něco menší.
Stále mi není jasné, zda ve ztrátách vyjádřených v rychlosti, jak je uvedl pan Ervé jsou již započteny ztráty na dosažení výšky – jak je uvedl Alchymista. Má na to někdo názor ?

V knize - Stopy na Měsíci -od autora A Vítka, je na straně 113 uvedeno , že kosmonaute nebyli zasaženy žádným zářením . Bylo to tím ,že měli špatné dozimetry nebo na přivrácené straně Měsíce není žádné kosmické záření ? Ako to je ?

[quote]Důvodem vysokých gravitačních a aerodynamických ztrát vyjádřených v potřebném Ms – tedy v palivu je exponenciální závislost Ms na rychlosti. Uvedené výpočty ovšem platí pro jednostupòovou raketu jako náhradu za Saturn 5. Ve skutečnosti by byly tyto ztráty vyjádřené hodnotou Ms o něco menší.
Stále mi není jasné, zda ve ztrátách vyjádřených v rychlosti, jak je uvedl pan Ervé jsou již započteny ztráty na dosažení výšky – jak je uvedl Alchymista. Má na to někdo názor ? [/quote] Ano, závislost startovní hmotnosti rakety na změnách konečné charakteristické rychlosti je zhruba exponenciální (každý m/s navíc je pořád těžší a těžší dosáhnout [až to nakonec nejde technicky vůbec]). Je třeba si ale uvědomit, že při klasickém startu ze Země na oběžnou dráhu prostě nemůžeme výše uvedené ztráty "eliminovat". Můžeme se je snažit minimalizvat (což klasické rakety už dávno dělají), ale musíme s nimi stále počítat a "pokrýt je" buď zvýšením startovní hmotnosti, nebo dodáním odpovídající energie jiným způsobem (letounovým nosičem, katapultem, laserem, ...). Při výpočtu pak nakonec nezbývá nic jiného, než počítat s potřebnou charakteristickou rychlostí.

Ohledně konkrétně uvedených "ztrát" jsem přesvědčenem o tom, že obsahují i "ztráty na dosažení výšky" (tyto jsou zahrnuty v položce "gravitační ztráty").

Poznamenávám ještě, že jsem kdysi viděl u STS uvedena trochu vyšší čísla "ztrát" (celkem přes 1500 m/s), ale teď to nemohu nikde najít.

[quote] V knize - Stopy na Měsíci -od autora A Vítka, je na straně 113 uvedeno , že kosmonaute nebyli zasaženy žádným zářením . Bylo to tím ,že měli špatné dozimetry nebo na přivrácené straně Měsíce není žádné kosmické záření ? Ako to je ? [/quote]
Podle mně vytržené z kontextu - větší dávku záření dostali (záblesky v očích myslím poprvé popisovali astronauti Apolla), ale nebyli vystaveni mimořádné radiaci - sluneční bouři nebo gama záblesku.

Vracím se ještě ke konkrétním hodnotám "ztrát" v číselném vyjádření (při startu nosné rakety ze Země na LEO).

Původně jsem se domníval, že číslo, které uvedl Ervé (1220 m/s) obsahuje i "ztráty na dosažení výšky" (myslel jsem, že tyto by měly být zahrnuty v položce "gravitační ztráty"). V knize "Rocket propulsion elements" na straně 130 jsem ale našel "rozpad", který obsahuje čísla "ztrát", která u STS uvedl Ervé, ale je tam navíc i položka "to turn the flight path from the vertical" s hodnotou 360 m/s, což bude zřejmě možno vyložit jako "ztráty na dosažení výšky". Pokud tedy sečteme "výškové" (360 m/s) a "čistě gravitační" (1220 m/s) ztráty, dostaneme se u STS k hodnotě 1580 m/s (plus jsou zde navíc ještě aerodynamické ztráty ve výši 118 m/s). Celkem tedy cca 1700 m/s "ztrát", od kterých ale zase na druhou stranu můžeme odečíst rotační rychlost povrchu Země podle toho, na dráhu s jakým sklonem je vynášen náklad. Pokud je to na 28,5° (minimum z KSC), tak je to -408 m/s, pokud je to na 51,6° (k ISS), tak je to cca -288 m/s.

Kniha "Rocket propulsion elements" je dostupná online (zdarma) např. na Google Books na http://books.google.com/books?id=LQbDOxg3XZcC&lpg=PP1&hl=cs&pg=PA130#v=o... (odkaz je přímo na stranu 130)

Tak to je opravdu divné, myslel jsem, že data jsou konečná hodnota. Mám problém s Gemini, podle údajů o hmotnostech a Isp motorů mi vychází, že se na orbitu nemohl dostat, chybí asi 300 m/s.

Quote: …je tam (u STS) navíc i položka "to turn the flight path from the vertical" s hodnotou 360 m/s, což bude zřejmě možno vyložit jako "ztráty na dosažení výšky".
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Myslím si, že u STS, podobně jako u jiných raket neznamená udané dv = 360 m/s vysvětlené jako „to turn the flight path from the vertical“ ztrátu na dosažení výšky, ale to, co přesně znamená překlad – ztrátu (vyjádřenou v rychlosti) na změnu letové dráhy z vertikální na skutečnou dráhu. Mělo by to být zřejmé z obr. 4-5 na str. 111 knihy "Rocket propulsion elements", kde je nakresleno skládání sil působících na raketu – tah motoru F do těžiště v ose rakety, mgo jako gravitační síla, D jako aerodynamický odpor. Výsledná síla působící na raketu – „Net force“ má mírně jiný směr než okamžitý tah motoru a působí zakřivení dráhy:
„A force vector diagram in Fig. 4-5 shows the net force (by adding trust, drug and gravity vectors) to be at an angle to the flight path, which will be curved.“

Dle mého názoru úhel mezi tahem F a výslednou Net force právě způsobuje ty ztráty (mluvili jsme kdysi o „odklonu“ osy rakety). Je to ovšem jen můj názor, mohu se mýlit.

Ještě k výše uvedenému dodávám: V Table 4-3 je proveden rozklad působení gravitační síly na dvě části: - dv to overcome gravity losses : 1220 m/s
- dv to turn the flight path from the vertical: 360 m/s.

Je to možno dobře vysvětlit na Fig 4-5, když místo vektorového složení všech sil si provedeme jen rozklad gravitační síly mg na složku která působí v ose rakety proti tahu (což je na obr. čárkovaně naznačeno) a to je celkem zřejmě těch 1220 m/s a na složku, která je kolmá k ose rakety (ose tahu) a způsobuje snos – zakřivení dráhy – zřejmě těch 360 m/s.
Je jasné, že gravitační síla mg a tedy z ní odvozená prvá složka dv je daleko největší při kolmém stoupání a při ještě mírném odklonu od vertikály, kdy hmota rakety je největší a také vektorová složka mg působící v ose rakety největší. Jak se mění úhel letu rakety od vertikály sice stoupá poměr složky mg kolmé na osu rakety vůči složce v ose rakety, ale současně rychle klesá celková gravitační síla mg, nebo se vyprazdòují nádrže prvého stupně. Proto ty hodnoty 1220 m/s a 360 m/s tomu dobře odpovídají.

Vysvětluje to také rozdíl mezi STS a Saturn 5: Saturn 5 stoupá déle kolmo a má proto gravitační ztráty větší než STS - 1534 m/s, ale zřejmě menší druhou kolmou složku (nikde jsem údaj nenašel, nebo je již zahrnuta v prvé složce).
STS vzhledem k většímu přebytku tahu při startu a úhlu, ve kterém působí motory SSME dříve přechází do skloněné dráhy letu. Proto má také větší aerodynamické ztráty, k čemuž také přispívá boční uložení Shuttle. Uvítal bych oponenturu k těmto úvahám.

Pak bychom ale museli obě tyto ztráty sečíst vektorově - ztráty tak budou 1272 m/s. U aerodynamických ztrát to už fungovat nebude, odpor působí proti vektoru rychlosti. Kdybychom to sčítali jako v tabulce, většina lodí by se na orbitu nedostala.

Ztráty dv „to turn the flight path from the vertical“ by měly být úměrné úhlu mezi tahem F a Net force, který se mění. Směr tahu F je řízen řídícím systémem rakety a to tak, aby Net force byla vždy tečnou plánované dráhy. Lze si však představit, že v určitém přechodovém úseku dráhy nemusí být žádný úhel mezi F a Net Force – vektor a hodnota rychlosti rakety jsou řízeny, aby se složily s rychlostí volného pádu tak, že raketa dosáhne v každém okamžiku plánované dráhy. Tedy raketa letí z hlediska mg ve volném pádu a tah F je ve stejném směru jako Net force. Je to důležité hlavně v atmosféře.

Jde o to, zda skutečně ty dvě dv uváděné v knize jsou myšleny tak, jak jsem uvedl, nebo jinak.

[quote]Podle mně vytržené z kontextu - větší dávku záření dostali (záblesky v očích myslím poprvé popisovali astronauti Apolla), ale nebyli vystaveni mimořádné radiaci - sluneční bouři nebo gama záblesku. [/quote]Nebylo to vytrženo z kontextu ale bylo to jenom kousek testu.
Tak tady opíšu kus textu :

Armstrong : má 11014“
Aldrin: „ LMP má 09018“
To byly údaje osobních dozimetrů velitele a pilota lunárního modulu.
Hodnoty se nezměnily od poslední prověrky ještě na palubě Columbie.
To znamená, že na povrchu Měsíce nebyli kosmonauti zasaženi žádným zářením.
Strana 113 . Předposlední odstavec.

o ake dozimetre islo? na ake zlozky ziarenia boli citlive? Aka bola ich citlivost?

Četl o tomhle někdo jinde než v bulvárním článku:

http://www.novinky.cz/veda-skoly/192087-energii-je-mozne-teleportovat-do...

Kdyby to fungovalo, mohla by to být mj. dost revoluce i v kosmonautice. Jenže o těch entangled states jsme se vždy učili, že neodporují teorii relativity, protože se jimi hmota a energie nemůže přenést. Tohle by znamenalo úplně jiné pojetí vázaných stavů a kvantové teorie jako takové. :o

čítal som o tom v xenocide a enderovej hre :D
lenže tam to neslúžilo na prenos energie, ale ako celo galaktický nadsvetelný internet..
proste keď sa "brnklo" o jednu časticu s páru, tá druhá "brnkla" rovnako v rovnakom čase bez oh¾adu na vzdialenos..

[quote]čítal som o tom v xenocide a enderovej hre :D
[/quote]

Tak tady je to díky přenosům energie ještě kus za xenocidou.

[quote]Četl o tomhle někdo jinde než v bulvárním článku:

http://www.novinky.cz/veda-skoly/192087-energii-je-mozne-teleportovat-do...

Kdyby to fungovalo, mohla by to být mj. dost revoluce i v kosmonautice. Jenže o těch entangled states jsme se vždy učili, že neodporují teorii relativity, protože se jimi hmota a energie nemůže přenést. Tohle by znamenalo úplně jiné pojetí vázaných stavů a kvantové teorie jako takové. :o [/quote]

Mam pro vas odkaz na forum o fyzice, kde se to zacalo probirat.
Teto dikuze se zucastnuji i lide co fyziku skutecne znaji - podbne jako zde i lide co kosmonautiku dobre znaji.

http://www.aldebaran.cz/forum/viewtopic.php?t=2065

Vtip je v tom, ze tim podle me poslilat inforaci nepujde. Navyseni energie systemu nebude mozny rozlisit od kvantovy fluktuace, takze energie sice bude vic, ale nic nez sum z toho nedostanete, respektive informaci v tom ulozenou od sumu nerozlisite.

[quote]Vtip je v tom, ze tim podle me poslilat inforaci nepujde. Navyseni energie systemu nebude mozny rozlisit od kvantovy fluktuace, takze energie sice bude vic, ale nic nez sum z toho nedostanete, respektive informaci v tom ulozenou od sumu nerozlisite. [/quote]

Přesně tak to kvantová teorie dosud viděla. Kdyby tomu mělo být jinak, je to zásadní průlom do zákadního fyzikálního paradigmatu a všechno je jinak. Buď je to humbuk nebo převrat ve fyzice jak na počátku 20. století. Jistěže bych si přál to druhé, ale pravděpodobnější mi připadá to první.

[quote]Četl o tomhle někdo jinde než v bulvárním článku:

http://www.novinky.cz/veda-skoly/192087-energii-je-mozne-teleportovat-do...

Kdyby to fungovalo, mohla by to být mj. dost revoluce i v kosmonautice. Jenže o těch entangled states jsme se vždy učili, že neodporují teorii relativity, protože se jimi hmota a energie nemůže přenést. Tohle by znamenalo úplně jiné pojetí vázaných stavů a kvantové teorie jako takové. :o [/quote]

Ked kvantovo zviazete dva elektrony. Rozdelite ich, nasledne jeden z nich absorbuje foton (ziska energiu). Tak ten druhy ma stale svoju povodnu energiu, takze neviem o tom, ze by sa takto dala preniest energia. Skor si podla mna niekto robi PR aby ziskal financne prostriedky pre nejaky svoj projekt.

K zmene spinu dojde z toho dovodu, ze nemozete mat v systeme dve castice s rovnakym kvantovym stavom. Jediny zatial znamy sposob ako to "prestat/prechcat" je prekonat fermiho tlak. Viem si to predstavit pri kolapse hviezdy ...

Podla mna este mensia pravdepodobnost ako studena fuzia :).

Obracím se na fyzikálně zdatné publikum,napadla mě myšlenka o řízení klimatu Země přes ovlivnování magnetického pole Země magnetickým polem Slunce,a dále magnetické pole Země by ovlivnovalo množství páry v atmosféře na základě elektrického pole mezi atmosférou a Zemí.

Mám na mysli to,že elektrické napětí by přímo ovlivnovalo množství vodní páry v atmosféře,rozdíl potenciálu při 1m je 300V,rozdíly potenciálů mezi atmosférou a Zemí je až 400 000 V za obrovských výkonů,to znamená,že přes ovlivnění magnetického pole Země by nemuselo být nereálné ovlivnování množství páry v atmosféře.

[url] http://neviditelnypes.lidovky.cz/veda-globalni-oteplovani-ma-velky-probl... [/url]

Možná by stačilo,aby magnetické a elektrické pole Země (které by bylo ovlivněno magnetickým polem Slunce)ovlivnovalo délku života vodní páry ve stratosféře o 10% a máme záhadu záporné zpětné vazby vyřešenou.
---------------------------------------------------------------------

[url]http://www.zemepis.com/voda1.php [/url]
elektrický náboj vodního prostředí - se zvyšujícím se obsahem elektrických nábojů, klesá maximální možné množství vody obsažené ve vzduchu.

Je to nereálné?

[quote]Obracím se na fyzikálně zdatné publikum,napadla mě myšlenka o řízení klimatu Země přes ovlivnování magnetického pole Země magnetickým polem Slunce,a dále magnetické pole Země by ovlivnovalo množství páry v atmosféře na základě elektrického pole mezi atmosférou a Zemí.
[/quote]

Kdyby někdo disponoval takovou technologií a takovým výkonem, tak by to přes magnetické pole asi ovlivnil, ale o opravdu astronomických zdrojích na dalekých sci-fi obzorech.

Jinak magnetické pole zrovna velice rychle už několik set let slábne. V podstatě tedy už probíhá jakási přípravná fáze přepólování planety, které tu už 640 tisíc let nebylo - což trochu nadprůměrně dlouho. Rychlost poklesu magnetického pole je desetkrát rychlejší, než kdyby se uvnitř zastavilo zemské dynamo. Protože zemské nitro tvoří jakási spousta jednotlivých magnetických buněk, tak je zjištěno jedna z těch buněk pod jižním Atlantikem je už přemagnetována opačným směrem a v těch místech je magnetické pole velice slabé. Když nad tím místem prolétá Hubble, musí vstoupit do zvláštního bezpečnostního režimu, protože plazmový štít je tam tak slabý, že zvýšená kosmická radiace by mu mohla zničit přístroje.

[quote]...Jinak magnetické pole zrovna velice rychle už několik set let slábne. ...[/quote]
mas nejaky zaujimavy zdroj? Nemusis kvoli mne hladat, googla mam aj ja, len ked na nieco dobre narazis. ;)

Pages