Warum werden Raumschiffe nicht einmal im Weltraum zurückgelassen?

Auf der Erde weiß ich, dass, wenn ich einen Tennisball im Auto gerade nach oben werfe, er dank Newtons erstem Gesetz direkt wieder herunterkommt. Der Ball, die Luft im Auto und ich selbst bewegen uns alle mit einer Geschwindigkeit, und wenn ich den Ball hochwerfe, werfe ich ihn eigentlich relativ zu jemandem, der auf der Straße steht, nach vorne.

Was ich nicht verstehe ist, dass, wenn ich die Erdatmosphäre verlasse und das Vakuum des Weltraums erreiche, wo die Schwerkraft der Erde mich nicht mehr in der Umlaufbahn hält (richtig?), warum ich mich nicht wie ein Tennisball benehme, der war in einem Cabrio zu hoch geworfen? Ist es wirklich so einfach, dass ich im Sonnensystem weiterfahre, während es das Galaxienzentrum umkreist, nur weil ich bereits die gleiche Geschwindigkeit hatte? Zieht mich das Baryzentrum des Sonnensystems durch die Galaxie?

Leider weiß ich nicht, welchen Effekt ich Googlen sollte, um zu verstehen, wie, wenn ich Raketen abschalte und fahre, ich mit genügend Geschwindigkeit fahre, um mit dem Sonnensystem Schritt zu halten. Bitte hilf mir jemand.

Ein weit verbreitetes Missverständnis über den Weltraum ist, dass die Schwerkraft „abgeschaltet“ wird, sobald man sich außerhalb der Atmosphäre befindet. Die Schwerkraft der Erde erstreckt sich tatsächlich unendlich weit und nimmt langsam ab. Wenn Sie eine Rakete stark genug gerade nach oben feuern, wird sie aus der Atmosphäre in den Weltraum fliegen und dann durch die Atmosphäre zur Erde zurückfallen. Die Umlaufbahn wird erreicht, indem man sehr schnell horizontal fährt, so dass man ständig den Boden „verfehlt“, wenn man darauf zufällt. Als Antwort auf Ihre Titelfrage werden ständig Raumfahrzeuge zurückgelassen. Diese XKCD gibt eine gute Erklärung für all das: what-if.xkcd.com/58
Ich verstehe, dass die Schwerkraft und technisch gesehen alle Kräfte unendlich sind, aber was ich nicht verstehe, ist, sobald ich die Umlaufbahn der Erde verlassen habe und auf meiner zentrifugalen Bahn davonlaufe, die nicht an der Umlaufbahn eines Planetenkörpers hängt, wenn ich zufällig rase „unten“ relativ zur Umlaufebene der Planeten, würde mich das Sonnensystem zurücklassen? Oder würde ich aufgrund einer Kombination aus Trägheit und Anziehungskraft der Sonne weiterhin mit dem Sonnensystem Schritt halten?
Ah ich sehe. Sobald Sie die Fluchtgeschwindigkeit der Erde (oder eines anderen Planeten) erreicht haben, betreten Sie die Umlaufbahn direkt um die Sonne. Sie müssen dann Ihre Rakete viel mehr abfeuern, um schnell genug zu werden, um aus dem Sonnensystem zu entkommen.
Um die Menge an Energie zu verstehen, die erforderlich ist, um aus dem Sonnensystem zu entkommen, bedenken Sie, dass die einzigen Objekte, die wir hergestellt haben, MASSIVE Delta-V-Stiefel von Gravitationshilfen erhalten haben.
Es gibt Höhenforschungsraketen, die in den Weltraum fliegen, sogar höher als die Raumstation. Aber sie steigen auf und kommen dann wieder herunter, weil sie horizontal nicht schnell genug fliegen, um im Orbit zu bleiben. (Oder entkommen.) Ein Satellit legt buchstäblich Tausende von Meilen pro Stunde zurück, um im Orbit zu bleiben.

Antworten (1)

TL;DR:

Zieht mich das Baryzentrum des Sonnensystems durch die Galaxie?

Ja!

Was ich nicht verstehe ist, dass sobald ich die Erdatmosphäre verlasse und das Vakuum des Weltraums erreiche, wo mich die Erdanziehungskraft nicht mehr in der Umlaufbahn hält

(kleine Spitzfindigkeit: Sie befinden sich immer noch in einer Umlaufbahn, nur nicht in einer geschlossenen Umlaufbahn. Dies wird eine hyperbolische Flugbahn sein . Ihre Bewegung durch den Weltraum wird immer noch bis zu einem gewissen Grad durch die Schwerkraft der Erde gekrümmt sein, nur nicht genug, um Sie wieder zurückzuziehen.)

Wie Ingolifs betonte, landen Sie, sobald Sie die terrestrische Fluchtgeschwindigkeit erreicht haben, in einer heliozentrischen Umlaufbahn, die wahrscheinlich der Umlaufbahn der Erde um die Sonne ziemlich ähnlich ist (abhängig davon, wie schnell Sie sich bewegen). Die Fluchtgeschwindigkeit der Sonne ist etwas höher als die der Erde, daher müssen Sie mindestens weitere 12,3 km/s schneller fliegen (das ist die Fluchtgeschwindigkeit der Sonne minus der Umlaufgeschwindigkeit der Erde), um der Anziehungskraft der Sonne zu entkommen und in den interstellaren Raum zu reisen . Und dann umkreisen Sie das galaktische Zentrum. Wenn Sie die galaktische Fluchtgeschwindigkeit erreichen, umkreisen Sie vermutlich das Baryzentrum des Laniakea-Superhaufens (der natürlich seine eigene Fluchtgeschwindigkeit hat).). So ist das Leben mit einer Kraft mit praktisch unendlicher Reichweite.

warum benehme ich mich nicht wie ein zu hoch geworfener Tennisball im Cabrio?

Unter der Annahme, dass Sie Ihr Cabrio nicht in einer Vakuumkammer fahren (Sie würden sich schwer tun, eine zu finden, die groß genug ist ... vielleicht können die Verschwörer der Mondlandung Sie in die Richtung einer solchen bringen?), wenn Sie diesen Ball werfen nach oben wird seine Vorwärtsgeschwindigkeit zunächst der des Autos entsprechen, aber der Luftwiderstand wird es verlangsamen und so wird es in Bezug auf das Auto rückwärts driften. Im Weltraum gibt es natürlich nicht wirklich genug Zeug, um unter normalen Umständen viel Widerstand zu bieten, also reisen Sie einfach mit der Geschwindigkeit weiter, die Sie hatten, als Sie "geworfen" wurden. Wenn Sie dem Einflussbereich der Erde entkommen, gelangen Sie aufgrund der Geschwindigkeit, die Sie vor Ihrer Flucht hatten, zunächst in eine erdähnliche heliozentrische Umlaufbahn.

Danke! Und nur eine weitere potenziell offensichtliche Fortsetzung: Würde es dann weniger Kraft erfordern, die Sonnenfluchtgeschwindigkeit zu erreichen, wenn meine Richtung der Bahn der Sonne um die Milchstraße entgegengesetzt ist? Sie könnten „unten“ relativ zu der Ebene sagen, die die Planeten umkreisen, oder „rückwärts“ relativ zu der Ebene, die Körper um die Milchstraße kreisen.
@MichaelGuinn Sie könnten das als separate Frage stellen, wenn Sie Details wünschen, aber der beste Weg, der Galaxie zu entkommen, besteht darin, entlang des Geschwindigkeitsvetors der Sonne zu zeigen und auf diese Weise zu beschleunigen, denn wenn Sie dann die Sonnenfluchtgeschwindigkeit erreichen, reisen Sie bereits die Geschwindigkeit der Sonne relativ zum galaktischen Zentrum (ca. 200 km/s), was bedeutet, dass Sie weniger benötigen Δ v galaktische Fluchtgeschwindigkeit (ca. 550 km/s) zu erreichen. Das Beschleunigen in die entgegengesetzte Richtung ( rückläufig ) verlangsamt Sie und bringt Ihre Umlaufbahn näher zum galaktischen Zentrum.
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