Wenn eine Rakete von einem hohen Breitengrad genau nach Osten gestartet wird, was passiert mit ihrem Weg?

Die Schwerkraft, die die Rakete zum Erdmittelpunkt zieht, wartet nicht, bis die Rakete eine Umlaufbahn erreicht hat. Wenn die Rakete also während des gesamten Aufstiegs genau nach Osten zeigt, wird der Kurs von Anfang an etwas südlich von Ost sein, und am Moment des Einsetzens in die Umlaufbahn/Triebwerksabschaltung befindet sich die Rakete irgendwo auf dem südlichen Schenkel der geneigten Umlaufbahn.

Wenn die Rakete stattdessen in die Richtung zeigt, die erforderlich ist, um den Nettogeschwindigkeitsvektor der Rakete nach Osten zu halten, wird sie leicht nach Norden zeigen, und beim Einsetzen befindet sie sich auf der höchsten Breite der geneigten Umlaufbahn und steht kurz vor dem Beginn des Südabschnitts .

Ich bin mir nicht sicher, wie viel zusätzlichen Treibstoff jede dieser Flugbahnen benötigen würde.

Der Einfachheit halber gehe ich davon aus, dass die Rakete genau nach Osten startet und schnell aufsteigt und in die Umlaufbahn beschleunigt. Dann schaltet es seine Motoren ab und rollt entlang seiner Umlaufbahn. Wir werden diesen ersten Teil ignorieren und darüber nachdenken, was passiert, wenn es 150 km über Island ist und genau nach Osten fährt.

Als Erstes muss man sich darüber im Klaren sein, dass Island im Orbit nichts Besonderes ist. Oder der Nordpol, der Äquator oder irgendetwas anderes. Das einzige, was diese Punkte besonders macht, ist, dass sich die Erde um ihre Achse dreht, aber sobald sich das Schiff im Orbit befindet, spielt es keine Rolle, wie sich der Planet darunter dreht. Vergessen wir also für eine Minute die Rotation der Erde. Jetzt sind alle Punkte auf der Oberfläche gleich, und Sie können von jedem beliebigen Punkt aus in jede Richtung starten und landen in einer Umlaufbahn um den Planeten. Wenn Sie von Island nach Osten starten, landen Sie in dieser Umlaufbahn (von der Kante gesehen):

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Wenn wir den Globus drehen, um direkt auf Island zu blicken, können Sie sehen, wie eine Umlaufbahn durch Island in Richtung Osten verlaufen und immer noch auf dem Massenmittelpunkt der Erde zentriert sein kann. Wenn wir dieselbe Umlaufbahn nehmen und auf eine Erdkarte zeichnen, hätte sie die vertraute Sinusform, die wir mit geneigten Umlaufbahnen assoziieren. Genau das passiert, wenn Sie einen Kreis auf einen Globus zeichnen und ihn dann auf die (eigentlich etwas seltsame) Art und Weise auspacken, wie wir traditionell eine Kugel auspacken, um eine flache Karte zu erstellen.

Also ignorierten wir dort die Rotation des Planeten. Was passiert, wenn wir das wieder reinstecken? Sehr wenig Änderungen. Da sich der Planet dreht, bewegt sich Island ziemlich schnell nach Osten, wir können das ausnutzen, um den Raketenstart zu erleichtern. Nehmen wir an, wir starten in die gleiche Richtung, erreichen die gleiche Geschwindigkeit, verbrauchen dabei aber etwas weniger Treibstoff. Die zweite Änderung besteht darin, dass sich der Planet darunter dreht, sobald sich das Schiff im Orbit befindet. Wenn Sie auf das obige Bild zurückblicken, können Sie sich vorstellen, dass sich der Planet um seine Achse dreht und die Umlaufbahn unverändert bleibt. Wenn wir den Globus flachlegen, um eine Karte zu erstellen, bedeutet dies, dass sich die Sinusform über die Erde zu bewegen scheint.

Denken Sie zunächst daran, dass der größte Teil der Beschleunigung im Wesentlichen an einem einzigen Punkt stattfindet. Die tatsächliche Flugbahn wird so etwas wie ein typischer Satellitendurchgang sein, obwohl sie ganz am Anfang etwas unregelmäßig sein wird. Die grüne Linie, die Sie gezeichnet haben, ist nah dran, aber nicht ganz, sie sieht eher sinusförmig aus.

Wenn Sie darüber nachdenken, wird es für jede Rakete mit positiver Neigung einen Punkt in ihrer Umlaufbahn geben, an dem sie sich genau nach Osten bewegt, am oberen und unteren Rand der Umlaufbahn. Dieser Punkt ist der Punkt, an dem die Umlaufbahn erreicht wurde.

Die Neigung entspricht ungefähr dem Breitengrad für einen Start nach Osten. In dem von Ihnen angegebenen Fall beträgt die Neigung also etwa 65 Grad.

Wenn Sie darüber nachdenken, wird der Satellit, der sich gerade nach Osten bewegt, zum Erdmittelpunkt gezogen. Da der Mittelpunkt der Erde nicht direkt nach Osten ausgerichtet ist, beginnt er, sich nach Süden zu bewegen, und setzt sich fort, bis er den Äquator passiert, wobei sich die Bewegung nach Süden verlangsamt.