Pérdida de gravedad

La pérdida de gravedad es un aumento en la velocidad característica requerida para completar una maniobra orbital debido a la operación de un motor a reacción contra la gravedad. En otras palabras, estos son los costos de mantener el cohete en el campo gravitatorio .

Durante todo el tiempo de la maniobra, la aceleración gravitacional actúa sobre el cohete , que compensa parcialmente la propia aceleración adquirida por un cohete en funcionamiento. Al mismo tiempo, cuanto menor sea el empuje del motor, más tiempo tendrá que trabajar para completar la maniobra, más pérdidas tendrá tiempo para acumular durante este tiempo.

Por ejemplo, si el empuje de un cohete es solo un poco mayor que su peso, se elevará muy lentamente durante el despegue y casi todo el combustible se gastará en mantenerlo en el espacio. Puede reducir las pérdidas gravitatorias aumentando la potencia del motor, pero se volverá más pesado y costoso. La búsqueda de un compromiso es uno de los problemas de la ciencia espacial.

Las pérdidas también dependen de la inclinación del misil. Cuando se lanza desde tierra, la mayoría de estas pérdidas ocurren al comienzo del vuelo, cuando la trayectoria está más cerca de la vertical y la componente vertical del empuje es máxima.

El monto de las pérdidas se calcula mediante la fórmula [1] :

donde es la aceleración de caída libre local [comm. 1] ,  es el ángulo del vector de empuje sobre el horizonte.

Cuando se lanza una nave espacial a una órbita terrestre baja , se requiere alcanzar la primera velocidad espacial igual a 7,8 km/s (para una órbita con una altura de 200 km). Sin embargo, debido a varias pérdidas (gravitatorias, aerodinámicas , pérdidas de control [com. 2] ), se requiere una velocidad característica más alta del cohete, que es de 9-10 km/s [2] . Al mismo tiempo, en la práctica, una proporción significativa de todas las pérdidas se deben a la gravedad: por ejemplo, para el vehículo de lanzamiento Saturn-5 durante los lanzamientos bajo el programa Apollo, representaron el 88% [3] de todas las pérdidas en el activo parte de la trayectoria.

A diferencia de los cohetes, debido a la fuerza de sustentación, los aviones prácticamente no experimentan pérdidas gravitatorias. Esta es una de las razones por las que los aviones orbitales en el futuro pueden resultar una forma más económica de ponerse en órbita [4] .

Véase también

• Velocidad característica de la maniobra orbital
• fórmula de tsiolkovski

Notas

1. ↑ Válido para relación empuje-peso superior a 1 . En el caso general, debería ser , donde está la contribución del motor a la aceleración.
2. ↑ Si la dirección del empuje no coincide con la dirección del movimiento, parte del empuje no se usa para acelerar, sino para cambiar de dirección.

Fuentes

1. ↑ Sikharulidze, 2013 , pág. 104.
2. ↑ Lobanovsky Yu. I. Pronóstico del valor de la velocidad característica de lanzamiento en órbita terrestre baja . - 2008. - S. 17 . Archivado desde el original el 13 de octubre de 2017.
3. ↑ Shuneiko I. I. Vuelos tripulados a la Luna, diseño y características del Saturno V Apolo. - M. : VINITI, 1973. - S. 24.
4. ↑ Sobol S. No te equivoques al elegir // Técnica para jóvenes. - 2000. - Julio. - S. 24 . — ISSN 0320-331X .

Literatura

• Levantovsky V. I. La mecánica del vuelo espacial en una presentación elemental. - 3ra ed. — M .: Nauka, 1980.
• Sikharulidze Yu. G. Balística y guía de aeronaves. - 2ª ed. (el.). - M. : BINOM, 2013. - ISBN 978-5-9963-2283-1 .