Delta-v vom atmosphärischen Luftwiderstand

Wenn es einen Satelliten mit einer Periapsis in 250 km Entfernung gäbe, wie viel Delta-v würde es ungefähr während jeder Umlaufbahn benötigen, um den atmosphärischen Widerstand auszugleichen? Wäre es je nach Apoapsis unterschiedlich?

Die Idee ist, dass ein Satellit hindurchgeht und Trümmer aufnimmt und sie dann an der Periapsis freisetzt

Wenn Sie es auf 250 km setzen, wird sichergestellt, dass alle Trümmer entfernt werden, und wenn der Satellit auseinanderbricht, werden auch seine Trümmer entfernt.

Wäre unterschiedlich je nach ballistischem Koeffizienten dh wie groß und wie aerodynamisch schlank ist er?
@DeerHunter - Das ist richtig. Die Antwort hängt von der Form und Größe des Fahrzeugs ab. Es hängt auch vom Jahr ab (die obere Atmosphäre schwillt während des Sonnenmaximums an, schrumpft während des Sonnenminimums), dem Sonnenfluss (die Sonne hat sogar während des Sonnenminimums Schluckauf), der lokalen Tageszeit bei Periapsis (die obere Atmosphäre hat eine tägliche Ausbuchtung), die Jahreszeit (die obere Atmosphäre variiert mit den Jahreszeiten), der Breitengrad (und auch mit dem Breitengrad). Es gibt keine Antwort. Die Schwankungen sind Größenordnungen.
Was ist mit dem Delta-V, das mit dem Greifen von Trümmern mit einer anderen Umlaufgeschwindigkeit verbunden ist?
Catprog, mit deiner neuen Bearbeitung gibt es noch mehr Unbekannte. Wenn Sie Trümmer am Perigäum einer exzentrischen Umlaufbahn "freigeben", behalten die Trümmer die gleiche Geschwindigkeit wie Ihr Fahrzeug bei und folgen nur seiner Umlaufbahn bis zum Apogäum, es sei denn, sie haben einen viel höheren Luftwiderstandsbeiwert, um sie schneller als Ihr Fahrzeug zu verlangsamen usw. Es ist auch eine Frage des Gewichtsverhältnisses und woher der Müll gesammelt werden würde. ZB was meinst du mit "Freigabe bei Periapsis"? Schießen Sie sie irgendwie ins Negative zu Ihrem Geschwindigkeitsvektor, um ihre Umlaufgeschwindigkeit zu verringern und gleichzeitig die des Fahrzeugs zu erhöhen?
Die Idee ist, dass das Fahrzeug beschleunigt, um die Geschwindigkeit beizubehalten. Ich versuche nur, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viel Boost erforderlich ist.
Bei der Trümmerbeseitigung bin ich mir noch nicht sicher.

Antworten (1)

Das rückläufige Delta-v, das das Raumfahrzeug durch atmosphärischen Widerstand erhält, hängt von zwei Dingen ab: der Masse des Raumfahrzeugs und der Widerstandskraft. (Und die Widerstandskraft wird über die gesamte Zeit integriert, in der sich das Raumfahrzeug in der Atmosphäre befindet.)

Die Widerstandskraft wiederum hängt von vier Dingen ab:

  • Die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs
  • Die Querschnittsfläche des Raumfahrzeugs (dh wie viel des Raumfahrzeugs die Luft "gegenüber zieht")
  • Die Dichte der Luft
  • Der Luftwiderstandsbeiwert des Raumfahrzeugs

Die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs hängt vollständig von den Eigenschaften der Umlaufbahn ab, und die Luftdichte hängt von der Höhe sowie der Tageszeit und den Klima-/Sonnenbedingungen ab. Und der Luftwiderstandsbeiwert wiederum fügt zusätzliche Abhängigkeiten von der Form des Objekts und der Viskosität der Luft hinzu.

Wäre es je nach Apoapsis unterschiedlich?

Wenn Sie durch die Atmosphäre fliegen, ändern sich viele der oben genannten Eigenschaften, und basierend auf der Umlaufbahn ändert sich auch Ihre Geschwindigkeit in verschiedenen Teilen der Umlaufbahn sowie die Teile der Atmosphäre, die Sie durchqueren. Bei einem festen Perigäum bestimmt die Position Ihres Apogäums die Gesamtform der Umlaufbahn, wodurch sich all diese Faktoren ändern. Also ja, die Beschleunigung aufgrund des Luftwiderstands, die das Raumfahrzeug erfährt, wird je nach Umlaufbahn drastisch variieren.

Kurz gesagt, Sie müssen weitere Merkmale der Umlaufbahn angeben, damit Ihre Frage richtig beantwortet werden kann. Es ist jedoch möglich, eine ungefähre Antwort auf die Frage zu geben, wenn Sie von einer kreisförmigen Umlaufbahn ausgehen (dh Apogäumsentfernung = Perigäumsentfernung) und viele Annahmen über die Form Ihres Fahrzeugs treffen.

Wenn wir nach den Tabellen am Ende von Space Mission Analysis and Design gehen , wenn Sie ein Raumschiff haben, das 50 kg Masse pro Quadratmeter Querschnittsfläche hat, und Sie sich in einer kreisförmigen Umlaufbahn von 250 km befinden, dann müssen Sie a delta-v zwischen 636 m/s und 2.002 m/s pro Jahr (abhängig von der Sonnenaktivität), um die Höhe zu halten; dh Sie können so viel Delta-V im Laufe eines Jahres verlieren. Wenn Ihr Raumschiff massiver ist, verliert es langsamer an Geschwindigkeit (da es einen größeren Impuls hat).

Ich stimme den anderen Kommentaren jedoch zu, dass Ihr Ansatz etwas fehlerhaft zu sein scheint, da Sie den Trümmern ein Delta-V verleihen müssen, damit sie nicht einfach weiterhin derselben Umlaufbahn folgen, in der Sie sich befinden. (Das wird es schließlich Deorbit von selbst, sicher, aber sehr langsam.)

Delta-v vom atmosphärischen Luftwiderstand
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