La propulsión de la nave espacial del es cualquier método usado para cambiar la velocidad de la nave espacial y los satélites artificiales allí son muchos diversos métodos. Cada método tiene desventajas y ventajas, y la propulsión de la nave espacial es un campo de investigación activo. Sin embargo, la mayoría de la nave espacial es propulsada hoy agotando un gas del trasero/de la parte posterior del vehículo en muy de alta velocidad a través de un inyector supersónico de Laval. Esta clase del motor se llama un motor espacial Del .

Todos los cohetes químicos del uso actual de la nave espacial (bipropelente o combustible sólido ) para el lanzamiento, aunque algo (tales como el cohete de Pegasus y SpaceShipOne ) han utilizado los motores con gran consumo de aire en su primera fase . La mayoría de los satélites tienen empujadores químicos confiables simples (el monopropelente alcanza gran altura rápida y súbitamente a menudo o los cohetes de Resistojet para el mantenimiento de estación orbital y algo utilizan las ruedas del ímpetu para el control de actitud . Mientras que los satélites soviéticos del bloque los han utilizado por décadas, una nave espacial geo-orbiting occidental más nueva está comenzando a utilizar la propulsión eléctrica para el mantenimiento de estación norte-sur. Los vehículos interplanetarios utilizan sobre todo los cohetes químicos también, aunque algunos hayan utilizado experimental a empujadores (una forma del ion de propulsión eléctrica) con un cierto éxito.

La necesidad para el sistema de propulsión

Los satélites artificiales deben ser lanzados en la órbita, y una vez allí deben ser colocados en su órbita nominal. Una vez en la órbita deseada, necesitan a menudo una cierta forma del control de actitud para señalarlos correctamente con respecto a la tierra, al Sun, y posiblemente a un cierto objeto astronómico del interés. Están también conforme a la fricción de la atmósfera fina, de modo que permanecer en órbita durante un largo periodo del tiempo una cierta forma de propulsión sea de vez en cuando necesario hacer las pequeñas correcciones (mantenimiento de estación orbital ). Muchos satélites necesitan ser movidos a partir de una órbita a otra de vez en cuando, y éste también requiere la propulsión. Cuando un satélite ha agotado su capacidad de ajustar su órbita, su vida útil ha terminado.

La nave espacial diseñó viajar más lejos también necesita métodos de la propulsión. Necesitan ser lanzados de la atmósfera de tierra apenas como hacen los satélites. Una vez que allí, necesitan salir de órbita y moverse alrededor.

Para el recorrido interplanetario, una nave espacial debe utilizar sus motores para salir de órbita de tierra. Una vez que ha hecho así pues, debe hacer de alguna manera su manera a su destinación. La nave espacial interplanetaria actual hace esto con una serie de ajustes a corto plazo de la trayectoria. Entre estos ajustes, de la nave espacial las caídas libremente simplemente a lo largo de su órbita. Los medios económicos en combustible más simples de moverse a partir de una órbita circular a otra están con una órbita de la transferencia de Hohmann: la nave espacial comienza en una órbita áspero circular alrededor del Sun. Un período corto del empuje en la dirección del movimiento acelera o decelera la nave espacial en una órbita elíptica alrededor del Sun que es tangencial a su órbita anterior y también a la órbita de su destinación. Las caídas de la nave espacial libremente a lo largo de esta órbita elíptica hasta que alcance su destinación, donde otro período corto de empuje la acelera o decelera para emparejar la órbita de su destinación. Los métodos especiales tales como Aerobraking se utilizan a veces para este ajuste orbital final.

Algunos métodos de la propulsión de la nave espacial tales como velas solares proporcionan muy bajo solamente empuje inagotable; un vehículo interplanetario usar uno de estos métodos seguiría una trayectoria algo diversa, empujando constantemente contra su dirección del movimiento para disminuir su distancia del Sun o empujando constantemente a lo largo de su dirección del movimiento para aumentar su distancia del Sun.

La nave espacial para el recorrido interestelar también necesita métodos de la propulsión. No se ha construido ninguna tal nave espacial todavía, pero se han discutido muchos diseños. Puesto que las distancias interestelares son muy grandes, una enorme velocidad es necesaria conseguir una nave espacial a su destinación en una cantidad de tiempo razonable. La adquisición de tal velocidad en lanzamiento y librarse de ella en llegada serán un desafío formidable para los diseñadores de la nave espacial.

Eficacia de los sistemas de propulsión

Cuando en espacio, el propósito de un sistema de propulsión es cambiar la velocidad, o el v, de una nave espacial. Puesto que esto es más difícil para una nave espacial más masiva, los diseñadores discuten generalmente el ímpetu, milivoltio . La cantidad de cambio en ímpetu se llama el impulso . La meta de un método de la propulsión en espacio es tan crear un impulso.

Al lanzar una nave espacial de la tierra, un método de la propulsión debe superar un tirón gravitacional de un más alto para proporcionar una aceleración positiva neta. ¡En órbita, la velocidad tangencial de la nave espacial proporciona un centrifugalfuerza centrípeta es *inwards* y es *gravity* aquí---> aceleración que contraría la aceleración debido a la gravedad en una trayectoria dada (que sea realmente la trayectoria de la órbita) de modo que cualquier impulso adicional, incluso muy minúsculo, dé lugar a un cambio en la trayectoria de la órbita.

El índice de cambio de la velocidad se llama la aceleración, y el índice de cambio del ímpetu se llama la fuerza . Para alcanzar una velocidad dada, una puede aplicar una pequeña aceleración durante un largo periodo del tiempo, o uno puede aplicar una aceleración grande durante un breve periodo de tiempo. Semejantemente, uno puede alcanzar un impulso dado con una fuerza grande durante un breve periodo de tiempo o una pequeña fuerza durante un rato largo. Esto significa que para maniobrar en espacio, un método de la propulsión que produce aceleraciones minúsculas pero funcionamientos puede producir durante mucho tiempo el mismo impulso que un método de la propulsión que produzca las aceleraciones grandes por un breve periodo de tiempo. Al lanzar de un planeta, las aceleraciones minúsculas no pueden superar la gravitación del planeta y así que no puede ser utilizado.

La superficie de tierra se sitúa bastante profundamente en un pozo de la gravedad y toma una velocidad de 11.2 kilómetros/en segundo lugar (la velocidad de escape ) o más para escaparse de ella. Mientras que los seres humanos se desarrollaron en un campo gravitacional de 1g (9.8 m/s ²), un sistema de propulsión ideal sería uno que proporciona una aceleración continua del 1g (los cuerpos humanos pueden tolerar sin embargo aceleraciones mucho más grandes durante períodos cortos). Los inquilinos de un cohete o de una nave espacial que tiene tal sistema de propulsión estarían libres de todos los mal efectos se caen libremente, tal como náusea, debilidad muscular, sentido del gusto reducido, o lixiviación del calcio de sus huesos.

La ley de la conservación del ímpetu significa eso para que un método de la propulsión cambie el ímpetu de un arte del espacio que debe cambiar el ímpetu del algo más también. Algunos diseños se aprovechan de cosas como campos magnéticos o la presión ligera para cambiar el ímpetu de la nave espacial, pero en espacio libre el cohete debe traer adelante una cierta masa para acelerar lejos para empujarse adelante. Tal masa se llama Massachusetts de la reacción.

Para que un cohete trabaje, necesita dos cosas: masa y energía de la reacción. El impulso proporcionó poniendo en marcha una partícula de la masa de la reacción que tenía total m en el v de la velocidad es el milivoltio . Pero esta partícula tiene milivoltio ² /2 de la energía cinética, que debe venir de en alguna parte. En un convencional sólido, el líquido, o el cohete híbrido, el combustible se quema, proporcionando la energía, y los productos de la reacción se permiten fluir hacia fuera el trasero, proporcionando el Massachusetts de la reacción. En un empujador del ion, la electricidad se utiliza para acelerar los iones hacia fuera la parte posterior. Aquí una cierta otra fuente debe proporcionar la energía eléctrica (quizás un panel solar o un reactor nuclear ), mientras que los iones proporcionan las velas solares de Massachusetts de la reacción que confían en la presión de radiación de la energía electromágnetica, pero requieren una superficie de la colección grande funcionar eficazmente. La vela magnética desvía partículas cargadas del viento solar con un campo magnético, de tal modo impartiendo ímpetu a la nave espacial. Una variante es el sistema Mini-magnetoesférico de la propulsión del plasma, que utiliza una pequeña nube del plasma sostenida en un campo magnético para desviar las partículas cargadas del Sun.

Para cambiar la orientación del satélite o del otro vehículo de espacio, la conservación del ímpetu angular no plantea un constreñimiento similar. Así muchos satélites utilizan las ruedas del ímpetu para controlar sus orientaciones. Éstos no pueden ser el único sistema para controlar la orientación basada en los satélites, como el ímpetu angular acumuló debido a los esfuerzos de torsión de fuerzas externas tales como necesidades de las fuerzas solares, magnéticas, o de marea eventual de ser " " descargado; usar un sistema secundario.

Las catapultas gravitacionales se pueden también utilizar para llevar una punta de prueba hacia adelante a otras destinaciones.

Mecanismos del lanzamiento

El alto empuje es de importancia vital para el lanzamiento de la tierra, empuje tiene que ser mayor que peso (véase también la fricción de la gravedad). Muchos de los métodos de la propulsión antedichos dan un cociente del empuje/peso de mucho menos de 1, y así que no se pueden utilizar para el lanzamiento.

Todos los motores espaciales químicos del uso actual de la nave espacial (bipropelente o combustible sólido ) para el lanzamiento. Otras fuentes de energía tales como nuclear se han propuesto, y se han probado, pero las consideraciones de la seguridad, ambientales y políticas han acortado hasta ahora su uso.

Una ventaja que la nave espacial tiene en lanzamiento es la disponibilidad de la infraestructura en la tierra para asistirles. Los mecanismos tierra-asistidos propuestos del lanzamiento incluyen:
elevador (una correa geoestacionaria del espacio a moverse en órbita alrededor)
Lazo (un lazo giratorio muy rápido del lanzamiento cerca de los 80km altos)
Fuente (un edificio muy alto del espacio soportado por una corriente de las masas encendidas de base)
Anillo orbital (un anillo alrededor de la tierra con los rayos que cuelgan abajo de los cojinetes)
Skyhook hipersónico (una correa orbital de giro rápida)
Catapulta electromágnetica (cañón sobre railes, Coilgun ) (un arma eléctrico)
Arma (ARPA del proyecto, acelerador ) (un arma químicamente accionado) del espacio del espolón
Propulsión ( Lightcraft ) (cohetes del laser accionados de los lasers terrestres)

Motores con gran consumo de aire para el lanzamiento orbital

considera también:

l motor de jet La demostración de los estudios que los motores con gran consumo de aire convencionales, tales como estatorreactores o turborreactores son básicamente demasiado pesados (tiene generalmente demasiado bajo un cociente del empuje/peso) para dar cualquier mejora significativa del funcionamiento cuando está instalada en un vehículo sí mismo del lanzamiento. Sin embargo, los vehículos del lanzamiento pueden ser el de lanzamiento aéreo de los vehículos separados de la elevación (e. B-29, Pegasus Rocket y caballero blanco ) que utilizan tales sistemas de propulsión.

Por una parte, mismo han propuesto el peso ligero o los motores muy de alta velocidad que se aprovechan del aire durante subida:
SABRE - un turborreactor aprovisionado de combustible hidrógeno ligero con el preenfriador
ATREX - un turborreactor aprovisionado de combustible hidrógeno ligero con el preenfriador
Motor - un motor del ciclo del aire líquido de jet aprovisionado de combustible hidrógeno que licueface el aire antes de quemarlo en un motor espacial
Scramjet - motores de jet que utilizan la combustión supersónica

Los vehículos normales del lanzamiento del cohete vuelan casi verticalmente antes de rodar encima en una altitud de algunos diez de kilómetros antes de quemar de lado para la órbita; este propulsor vertical inicial de las basuras de la subida pero es óptimo pues reduce grandemente el airdrag. Los motores con gran consumo de aire queman el propulsor mucho más eficientemente y éste permitiría una trayectoria lejos más plana del lanzamiento, los vehículos volaría típicamente aproximadamente tangencial a la superficie de tierra hasta dejar la atmósfera después realiza una quemadura del cohete para tender un puente sobre el Delta-v final a la velocidad orbital.

Llegada y aterrizaje planetarios

Cuando un vehículo es incorporar órbita alrededor de su planeta de la destinación, o cuando es aterrizar, debe ajustar su velocidad. Esto se puede hacer usar todos los métodos enumerados arriba (proporcionado pueden generar arriba bastante empujado), pero hay algunos métodos que pueden aprovecharse de las atmósferas y/o de las superficies planetarias.
el Aerobraking del

permite que una nave espacial reduzca el punto álgido de una órbita elíptica por los cepillos repetidos con la atmósfera en el punto bajo de la órbita. Esto puede ahorrar una considerable cantidad de combustible puesto que toma mucho menos delta-v para incorporar una órbita elíptica comparada a una órbita circular baja. Puesto que el frenado se hace sobre el curso de muchas órbitas, la calefacción es comparativamente de menor importancia, y un escudo térmico no se requiere. Esto se ha hecho en varias misiones de Marte tales como Mars Global Surveyor, odisea de Marte y Mars Reconnaissance Orbiter, y por lo menos una misión de Venus, Magellan .
El Aerocapture es una maniobra mucho más agresiva, convirtiendo una órbita hiperbólica entrante a una órbita elíptica en un paso. Esto requiere un escudo térmico y una navegación mucho más difícil, puesto que debe ser terminada en un paso a través de la atmósfera, y desemejante de no aerobraking ninguna inspección previo de la atmósfera es posible. Si sigue habiendo el intento es en órbita, después por lo menos una maniobra más propulsiva se requiere después de que aerocapture-si no siga habiendo el punto bajo de la órbita resultante en la atmósfera, dando por resultado reingreso eventual. Aerocapture todavía no se ha intentado en una misión planetaria, pero el salto del reingreso por el Zond 6 y el Zond 7 sobre vuelta lunar eran maniobras del aerocapture, puesto que dieron vuelta a una órbita hiperbólica en una órbita elíptica. En estas misiones, puesto que no había tentativa de levantar el perigeo después del aerocapture, la órbita resultante todavía intersecó la atmósfera, y el reingreso ocurrió en el perigeo siguiente.
Los paracaídas pueden aterrizar una punta de prueba en un planeta con una atmósfera, generalmente después de que la atmósfera haya fregado apagado la mayor parte de la velocidad, usar un escudo térmico .
Los sacos hinchables pueden ablandar el aterrizaje final.
El Lithobraking, o detención simplemente rompiendo en la blanco, se hace generalmente accidentalmente. Sin embargo, puede ser hecho deliberadamente con la punta de prueba esperada sobrevivir (véase, por ejemplo, espacio profundo 2 ). Se requieren las puntas de prueba muy robustas y las velocidades del acercamiento bajo.

Métodos propuestos que pueden violar las leyes de la física

Además, se han considerado una variedad de técnicas hipotéticas de la propulsión que requerirían enteramente nuevos principios de la física realizar y que pueden realmente no ser posibles. Hasta la fecha, tales métodos son alto especulativos e incluyen:
impulsión diametrical
Impulsión de la echada
Impulsión del diagonal
Impulsión de la separación
Impulsión (una forma de Alcubierre de la impulsión de la deformación)
Vela diferenciada
Wormholes - teóricamente posibles, pero imposibles en la práctica con tecnología actual
El antigravedad - requiere el concepto de antigravedad; teóricamente imposible
El Reactionless conduce - roturas la ley de la conservación del ímpetu ; teóricamente imposible
EmDrive - otra vez, roturas la ley de la conservación del ímpetu; teóricamente imposible
Un " hyperspace" conducir basado sobre la teoría de Heim

Tabla de métodos y de su impulso específico

Debajo está un resumen de algunas de las tecnologías más populares, probadas, seguidas por métodos cada vez más especulativos.

Se demuestran cuatro números. El primer es la velocidad eficaz del extractor: la velocidad equivalente que el propulsor sale del vehículo. Ésta no es necesario la característica más importante del método de la propulsión, empuje y el consumo de energía y otros factores pueden ser, al menos:
si el delta-v es mucho más que la velocidad del extractor, después las cantidades de combustible desorbitadas son necesarias (véase la sección en cálculos, arriba)
si es mucho más que el delta-v, después, más energía es proporcional necesario; si la energía es limitada, como con energía solar, ésta significa que el viaje tarda un tiempo proporcional más largo

El segundo y tercero es las cantidades típicas de empuje y de los tiempos típicos de la quemadura del método. Fuera de pequeñas cantidades potenciales gravitacionales de empuje aplicadas durante un largo periodo dará el mismo efecto que granes cantidades de empuje durante un período corto. (Este resultado no se aplica cuando el objeto es influenciado perceptiblemente por la gravedad.)

El cuarto es el delta-v máximo que esta técnica puede dar (sin el estacionamiento). Para cohete-como los sistemas de propulsión ésta es una función de la velocidad total de la fracción y del extractor. La fracción total para cohete-como los sistemas es limitada generalmente por el peso del sistema de propulsión y el peso de la tancaje. Para que un sistema alcance este límite, la carga útil puede necesitar típicamente ser un porcentaje insignificante del vehículo, y así que el límite práctico en algunos sistemas puede ser mucho más bajo.

Ver también

Recorrido interplanetario
Recorrido interestelar
Lista de los asuntos de la ingeniería aeroespacial
Vela magnética
Maniobra orbital
Mecánicos orbitales
Rocket
El motor espacial Del equipa con inyector
Satélite
Vela solar
Impulso específico
Ecuación del cohete de Tsiolkovsky

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Zenithic

Facing Future

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