מהו העברת הוהמן? חישוב העברת הוהמן למסלולים

חלליות ולוויינים משמשים לעיתים קרובות למסלול גרמי שמים, בין אם זה הירח, כוכב לכת רחוק או כדור הארץ עצמו. אך לא כל המסלולים זהים. מסלולים בגבהים נמוכים דורשים מהירויות והוצאות אנרגיה שונות מאשר מסלולים בגובה רב. ברגע שאובייקט מסתובב בגובה מסוים, חוקי האינרציה מקלים מאוד על שמירה על מסלול זה. אך שינוי גובה המסלול מורכב למדי. למרבה המזל, לפיזיקאים מודרניים יש שיטה לאפשר דבר כזה: העברת הוהמן.

קפיצה לחלק

• מהו העברת הוהמן?
• איך ההעברה של הוהמן עובדת?
• כיצד העברת הוהמן חלה על תחנת החלל הבינלאומית?
• כיצד מיושמת ההעברה של הוהמן לנסיעה בין כוכבית?
• למידע נוסף על MasterClass של כריס הדפילד

המפקד לשעבר של תחנת החלל הבינלאומית מלמד אותך את מדע חקר החלל ומה צופן העתיד.

מהו העברת הוהמן?

העברת הוהמן היא מערכת ירי רקטות שהפיזיקאים משתמשים בה כדי להעביר חללית לגובה מסלול אחר. כדי להבין כיצד עוברת העברת הוהמן, חשוב להבין את העיקרון הרחב יותר של מכניקת מסלול.

מכניקת מסלולים היא מונח למתמטיקה לפיה חללית משנה את מסלולה. עבור אובייקטים שנמצאים במסלול, ככל שהם קרובים יותר לאובייקט שהם מקיפים, כך הם יסתובבו סביבו מהר יותר. זה חל על כל אובייקט שמקיף אחר:

• כדור הארץ המקיף את השמש
• הירח המקיף את כדור הארץ
• ספינת חלל המקיפה כוכב לכת

במכניקת מסלול המושגים האצה והאטה מורכבים ואינטואיטיביים. במסלול, ירי המנועים שלך קדימה מעביר אותך קדימה למסלול גבוה יותר, מה שאומר למעשה שאתה מאט, כי עצמים במסלול גבוה יותר נעים לאט יותר. על מנת להתקדם מהר יותר צריך להאט ולהיפול למסלול נמוך יותר.

ככל שאתה רחוק יותר מכדור הארץ, כך האפקט הזה מוגדל פחות. כשאתה מתרחק מספיק מכדור הארץ, ההשפעות היחסיות של מכניקת מסלול נמוכות כל כך שאתה יכול לנווט כאילו אתה מפעיל את ספינת החלל שלך בחלל העמוק.

אילו מילים הן דוגמה לחריזה נטויה?

איך ההעברה של הוהמן עובדת?

העברת הוהמן היא השיטה הנפוצה ביותר להעברת חללית ממסלול נמוך יותר למסלול גבוה יותר.

בשנות העשרים של המאה העשרים חישב המהנדס הגרמני וולטר הוהמן בהשראת מדע בדיוני את הדרך היעילה ביותר לעבור למסלול גבוה יותר.

• העברת הוהמן פועלת על ידי ירי של מנועי הרקטות פעם בנקודה מסוימת במסלול התחתון. ירי זה מוסיף אנרגיה למסלול ומניע את החללית רחוק יותר מכדור הארץ, ומשנה את מסלולה ממסלול מעגלי למסלול בצורת אליפסה.
• בנקודה באותו מסלול סגלגל חדש בו חללית הכי רחוקה מכדור הארץ, הצוות יורה שוב במנועי הרקטה, והמסלול הסגלגל הופך חזרה למעגל - זה רחוק יותר מכדור הארץ מאשר האחרון.

העברת Hohmann היא התקן התעשייתי להעברה מסלולית חסכונית באנרגיה, והיא חלה ולא משנה כמה רחוק אתה נוסע לחלל. אם חללית במסלול תירה את המנוע שלה מספיק זמן, בסופו של דבר היא תלך במהירות מספיק כדי לעוף משם לחלל העמוק, ותמלט מכוח המשיכה של כדור הארץ. מהירות זו, הנקראת מהירות בריחה, היא פשוט שורש הריבוע של 2, או 41% יותר ממהירות מסלולית.

כיצד העברת הוהמן חלה על תחנת החלל הבינלאומית?

העברת הוהמן משמשת את צוות תחנת החלל הבינלאומית (ISS). בגלל פיסות אוויר קטנות סביב ה- ISS, התחנה נמשכת לאחור לעבר כדור הארץ במעט במסלולו. על מנת למנוע המשך ספירלה פנימה לכדור הארץ, הצוות על סיפון ה- ISS או בקרת המשימה נאלץ לירות במנועיו כל כמה זמן בכדי להעבירו למסלול גבוה יותר.

כיצד מיושמת ההעברה של הוהמן לנסיעה בין כוכבית?

נניח שאתה מנסה לשלוח חללית מכדור הארץ למאדים, ואתה רוצה לעשות זאת בצורה היעילה ביותר האפשרית. כדי להשיג זאת, מדענים מנצלים את העובדה שהחללית היא כבר במסלול לפני שהוא יוצא לדרך. איך זה נכון? הסיבה היא שהחללית יושבת על כדור הארץ, וכדור הארץ מקיף את השמש.

מאדים מקיף גם את השמש, אך במרחק גדול בהרבה (או גובה מעל השמש). מדענים משתמשים במסלולים הארציים והמאדים כדי לקבוע את מה שמכונה פריהליון ואפליון.

האם חזה עוף טוב בשבילך

• הפריהליון (הגישה הקרובה ביותר לשמש) יהיה במרחק של מסלול כדור הארץ
• האפליון (המרחק הרחוק ביותר מהשמש) יהיה במרחק מסלולו של מאדים

מדענים מתכננים מסלול עבור הרקטה שתכלול שניהם הפריהליון ו האפליון. במילים אחרות, הרקטה, במסלול יחיד של השמש, תחפוף למסלול כדור הארץ בתחילת דרכה ותתואם למסלולו של מאדים בסוף דרכו. זה ידוע כמסלול העברת הוהמן. החלק הספציפי במסלול השמש של הרקטה שלוקח אותה מכדור הארץ למאדים נקרא מסלולו.

במה שונות השערות מהתיאוריות?

למידע נוסף על חקר החלל ב- MasterClass של האסטרונאוט לשעבר כריס הדפילד.

מאסטרקלס

מוצע עבורך

שיעורים מקוונים שמועברים על ידי גדולי המוחות בעולם. הרחב את הידע שלך בקטגוריות אלה.

מלמד חקר החלל

מלמדת לשימור

מלמד חשיבה מדעית ותקשורת

מלמד את מדע השינה הטובה יותר