Autore Come andare verso i pianeti interni o quelli esterni  (Letto 2017 volte)

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Offline Ripley

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L'Unità Astronomica (AU) è l'unità di misura che equivale alla distanza media tra il Sole e la Terra, pari a 149,6 milioni di km (8 minuti/luce).

Nel nostro sistema solare si dice pianeta interno un pianeta la cui distanza media dal Sole è minore di una AU. Questi sono quindi Mercurio e Venere.
Si dice invece pianeta esterno un pianeta la cui distanza media dal Sole sia superiore ad una AU. Sono pertanto considerati pianeti esterni Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno (nonché tutti i pianeti nani conosciuti, tra cui Plutone).

NOTA: Questa classificazione non si deve confondere con l'altra simile definizione di Sistema solare interno e Sistema solare esterno.

Abbiamo visto nel thread "Come arrivare su Marte con l'IMFD" la sequenza di manovre richieste per giungere sul pianeta esterno più vicino, Marte.

Quel thread è veramente molto dettagliato perchè è stato il mio primo viaggio interplanetario. La sua stesura è stata lunga e difficile perchè imparavo e capivo cose nuove man mano che le scrivevo.
Con mia sorpresa, molti altri thread, già scritti in precedenza, si sono "incastrati" modularmente come tasselli nel lungo discorso. Chi ha avuto la pazienza di mettersi con un po' di calma ad affrontare la questione, si sarà reso conto di questo.
...E poi mi piace scrivere, ma questo è un altro discorso.

Ora affrontiamo finalmente altre destinazioni! Il sistema solare comprende molti altri pianeti, e moltissime lune.

Bene, è presto fatto.
Per andare verso un qualsiasi altro pianeta esterno, le istruzioni sono esattamente le stesse che valgono per arrivare su Marte! :swoon:

Cambierà naturalmente la data e l'orario di partenza (la finestra di lancio, diversa per ogni pianeta), la durata del viaggio, la quantità di combustibile e di ossigeno da imbarcare, forse dovremo cambiare nave ed usarne una più grande, ma per il resto le operazioni da fare sono esattamente le stesse.
Quindi è tutto già scritto in quel thread. Modificate le poche variabili necessarie relative al vostro target e partite!

Noterete che andando dalla Terra verso mete sempre più lontane rallenteremo in quanto ci stiamo allontanando dal Sole.

...E se volessimo invece andare verso uno dei pianeti interni?

Qui viene il bello!

Per andare su uno dei due pianeti interni...anche in questo caso, le istruzioni sono esattamente le stesse!

Oltre ai diversi parametri appena visti che dovremo adeguare per la nuova destinazione (data di partenza, carburante, ecc...), l'unica differenza sostanziale è che, mentre per andare verso i pianeti esterni dobbiamo fare l'accensione di eiezione dall'orbita terrestre quando per noi è buio, questa volta dovremo fare l'accensione di eiezione quando è giorno.

Riprendo alcuni concetti direttamente dal thread di Marte.

...Osserviamo l'immagine seguente. A sinistra c'è il Sole, a destra la Terra (il Polo Nord è in alto, e l'occhio dell'osservatore è sul piano Equatoriale), e per un attimo facciamo finta che l'asse terrestre non sia inclinato, ma verticale e perpendicolare al piano dell'Eclittica (il piano Equatoriale terrestre sarebbe quindi anch'esso complanare al piano dell'Eclittica).
Immaginiamo che una nave abbia decollato da una base situata sull'Equatore con una HDG di 90°, e quindi ora stia orbitando intorno alla Terra, già allineata col piano dell'Eclittica (ricordiamo che l'orbita, vista "da sopra al polo Nord", va in senso antiorario). La sua orbita quindi è proiettata esattamente sulla verticale dell'Equatore terrestre.
La nave ha come destinazione un pianeta lontano e sta attendendo il momento propizio per accendere i motori e lasciare l'orbita terrestre.
Dall'immagine appare evidente che se questa nave effettua l'accensione in Prograde quando per lei "è giorno" andrà in un senso (nell'immagine in esempio, verrà "verso di noi"), mentre se la effettua sempre in Prograde quando per lei "è notte", andrà nella direzione opposta, e "si allontanerà da noi".
Nel primo caso (accensione di giorno) la nave aumenterà la sua velocità orbitale intorno alla Terra ma allo stesso momento, pur accendendo i motori in Prograde, diminuirà la sua velocità orbitale intorno al Sole, e la nave, una volta uscita dalla SOI terrestre, "cadrà" attirata verso di esso, andando verso i pianeti interni.
Nel secondo caso (accensione di notte) la nave aumenterà come prima la sua velocità orbitale intorno alla Terra aumentando allo stesso momento anche la velocità orbitale intorno al Sole, e la nave andrà così verso i pianeti esterni...


sistema solares.jpgCome andare verso i pianeti interni o quelli esterni


E ancora, sempre dallo stesso thread...


Citazione
Trasferimento alla Hohmann, da Basics of Space flight: orbital mechanics

-   Un trasferimento alla Hohmann verso uno dei pianeti "esterni" (come Marte) si ottiene lanciando una nave spaziale ed accelerandola nella stessa direzione di rivoluzione terrestre intorno al Sole finchè non arriva ad una velocità di fuga che la pone su un'orbita solare con Afelio sull'orbita del pianeta esterno da raggiungere.
Quando il pianeta esterno viene raggiunto, la nave deve rallentare per farsi catturare dalla sua gravità.
-   Un trasferimento alla Hohmann verso uno dei pianeti "interni" (come Venere) si ottiene invece lanciando ed accelerando una nave nella direzione opposta alla  direzione di rivoluzione terrestre intorno al Sole (di fatto, rallentando rispetto ad essa) finchè non arriva ad una velocità di fuga che la pone su un'orbita solare con Perielio sull'orbita del pianeta interno da raggiungere. È da notare che la nave continua a muoversi nella stessa direzione in cui si muove la Terra, solo più lentamente.
Quando il pianeta interno viene raggiunto, la nave deve rallentare per farsi catturare dalla sua gravità.


NOTA: nella realtà, un viaggio interplanetario verso uno dei pianeti più lontani non avverrebbe mai con un semplice trasferimento alla Hohmann.
Se questo tipo di trasferimento è il più economico in termini di consumo e di dV richiesto (in notazione matematica DV.pngCome andare verso i pianeti interni o quelli esterni, o Delta V), è altrettanto vero che è quello che presenta la maggiore durata di viaggio. Le enormi distanze tra la Terra e i pianeti più lontani (basti pensare che la distanza di Marte dal Sole è minore della distanza tra Giove e Saturno) rendono proibitivo per durata e consumi questo tipo di trasferimento, e gli si preferisce la fionda gravitazionale, che vedremo più avanti.


L'immagine seguente aiuta a visualizzare meglio questi concetti e dissipare ogni perplessità:


Orbite Interne.pngCome andare verso i pianeti interni o quelli esterni

In quest'immagine sono state volutamente omesse le orbite dei pianeti interni per maggiore leggibilità, ma il concetto resta lo stesso.
Accendendo i motori nel punto indicato, abbasseremo il Periasse della nostra orbita intorno al Sole,
lasceremo la Terra e ci inseriremo nell'orbita di trasferimento.
Quando verremo catturati dalla SOI del pianeta interno, rallenteremo ulteriormente e circolarizzeremo la nostra orbita.


Come sappiamo, un'accensione progradesempre allontanare dal corpo orbitato, mentre un'accensione retrograde abbassa sempre l'orbita, fino all'eventuale rientro in atmosfera (se il corpo orbitato ne è provvisto).

Mentre orbitiamo intorno alla Terra, orbitiamo contemporaneamente con essa intorno al Sole.
Se accendiamo i motori in prograde quando stiamo transitando sul lato buio della Terra, siamo orientati in prograde anche in relazione al Sole. Se invece accendiamo i motori in prograde quando siamo sul lato illuminato della Terra, siamo orientati in retrograde rispetto al Sole.

Finchè orbitiamo intorno alla Terra, abbiamo la velocità "giusta" di equilibrio per restare (proprio come succede per la Terra) alla stessa distanza dal Sole.
Se accendiamo i motori per andare verso un pianeta esterno, raggiungeremo la velocità di fuga dall'orbita terrestre, quindi le sfuggiremo, ma aumenteremo anche la velocità che abbiamo "ereditato" dalla Terra rispetto al Sole.
Se accendiamo i motori per andare verso un pianeta interno, raggiungeremo ancora la velocità di fuga dall'orbita terrestre, quindi le sfuggiremo, ma diminuiremo la velocità "ereditata" dalla Terra rispetto al Sole.

Noterete che andando dalla Terra verso l'interno del sistema solare accelereremo in quanto ci stiamo avvicinando al Sole.

L'unica differenza sostanziale sarà l'atmosfera del pianeta su cui vorremo atterrare.
Sulla Terra è densa e ci rallenta, ma su altri pianeti è molto più rarefatta se non del tutto assente, quindi le tecniche per atterrare saranno via via diverse.


Penso che i concetti siano tutti qua.
Per non ripetere inutilmente cose già scritte, e per tutti gli altri dettagli, si faccia riferimento al thread "Come arrivare su Marte con l'IMFD". Magari prossimamente affrontiamo un trasferimento simile, ma con TransX.



Scarica il file XL per le finestre di lancio
« Ultima modifica: 14 Feb 2017, 12:46:06 da LG965 »
Cougar 00736 & EvenStrain 00057
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