Delta-v

En física general delta-v és simplement el canvi de velocitat.^[1] Es simbolitza com ∆v i pronunciat delta-vee, i tal com s'utilitza en la dinàmica de vol de les naus espacials, és una mesura de l'impuls per unitat de massa de la nau espacial que es necessita per realitzar una maniobra orbital com aquesta. com el llançament o l'aterratge sobre un planeta o la lluna, o una maniobra orbital a l'espai. És un escalar que té les unitats de velocitat. Tal com s'utilitza en aquest context, no és el mateix que el canvi físic de velocitat del vehicle.^[2]

Depenent de la situació de delta-v s'hi pot referir com un vector (${\displaystyle \Delta \mathbf {v} \,}$) o un escalar (${\displaystyle \Delta {v}\,}$). En ambdós casos és igual a l'acceleració (vector o escalar) integrada en el temps:

${\displaystyle \Delta \mathbf {v} =\mathbf {v} _{1}-\mathbf {v} _{0}=\int _{t_{0}}^{t_{1}}\mathbf {a} \,dt}$ (versió vector)

${\displaystyle \Delta {v}={v}_{1}-{v}_{0}=\int _{t_{0}}^{t_{1}}{a}\,dt}$ (versió escalar)

on:

• ${\displaystyle \mathbf {v_{0}} \,}$ o ${\displaystyle {v_{0}}\,}$ és el vector velocitat inicial o escalar en el moment ${\displaystyle t_{0}\,}$,
• ${\displaystyle \mathbf {v_{1}} \,}$ o ${\displaystyle {v_{1}}\,}$ és l'objectiu de vector de velocitat o escalar en el moment ${\displaystyle t_{1}\,}$.

Astrodinàmica

En astrodinàmica delta-v és una mesura escalar per la quantitat d'"esforç" necessari per dur a terme una maniobra orbital, és a dir, el canvi des d'una òrbita fins a una altra. La delta-v la dona normalment l'empenta d'un motor de coet. El valor temporal de la delta-v és la quantitat de l'acceleració, és a dir, l'empenta per quilogram de la massa del coet en aquest moment. El valor real de l'acceleració és la suma del vector gravetat i el vector empenta.^[3]

Sense gravetat delta-v és, en el cas d'empenta en la direcció de la velocitat, simplement el canvi en la velocitat. No obstant això, en un camp gravitatori, les òrbites que no són circulars incorporen canvis en la velocitat sense requerir cap delta-v, mentre que la gravetat pot fer que la velocitat sigui menys que delta-v.

L'equació del coet de Tsiolskovski mostra que la quantitat requerida de propel·lent poden augmentar dràsticament, i la càrrega útil pot reduir també dràsticament si cal una major delta-v. Per això, en els sistemes moderns de propulsió de naus espacials, s'estudia considerablement la manera de reduir la delta-v total necessària per a un vol espacial donat, així com dissenys de naus espacials capaces d'aconseguir alts delta-v.

Per al primer, veure l'òrbita de transferència de Hohmann i el gir gravitacional, a més, un elevat empenta redueix la pèrdua deguda a la gravetat.

Per al segon les possibilitats són:

• Fer servir diverses fases
• Elevat impuls específic
• Atès que una embranzida elevat no es pot combinar amb un impuls específic elevat, s'usen diferents tècniques de motor a diferents parts del trajecte espacial (les que tenen més empenta per al llançament des de la terra).
• Reduir la "massa en buit" (massa sense propel·lent) mantenint la capacitat de portar molt propel·lent, usant materials lleugers però resistents; quan els altres factors són iguals, és millor que el propel·lent tingui major densitat, ja que així la mateixa massa requereix tancs més petits.

La delta-v es necessita també per mantenir satèl·lits en òrbita i es gasta en maniobres de manteniment orbital d'estacions.

Llançament

• Per enviar a OBT - es necessiten no només de 0 a 7,8 km/s, si no també d'1,5 a 2 km/s a causa del fregament atmosfèric i la pèrdua gravitacional
• Reentrada des d'OBT.

Delta-v necessària per al manteniment d'estacions

Maniobra		Altitud		Delta- v mitja per any		m/s màxim per any
		[Km]		[m/s]		[m/s]
Manteniment d'estació				50-55
Compensació de fregament		400-500		<25		<100
Compensació de fregament		500-600		<5		<25
Compensació de fregament		> 600				<7,5
Control d'altitud (3-eixos)				2 - 6
Rotació o anti-rotació				5-10
Separació de la fase d'empenta				5-10
Moment de descàrrega				2 - 6

Delta-v interplanetària

Maniobra				Delta-v necessària
Des de:		Fins:		[m/s]
Terra: Superfície		Terra: Òrbita baixa		9300-10000
Terra: Òrbita baixa		Terra: Òrbita de transferència geoestacionària		2500
Terra: Òrbita de transferència geoestacionària		Terra: Òrbita geoestacionària		1500
Terra: Òrbita de transferència geoestacionària (perigeu)		Terra: Òrbita d'escapament		700
Terra Òrbita d'escapament		Lluna: Òrbita baixa		700
Terra Òrbita d'escapament		Mart: Òrbita de transferència de Hohmann		600
Terra: Òrbita baixa		Mart: Superfície		4800
Terra: Òrbita baixa		Escape del sistema solar		8700
Lluna: Òrbita baixa		Lluna: Superfície		1600
Mart: Superfície		Mart: Òrbita baixa		4100
Mart: Òrbita de captura		Mart: Òrbita de transferència de mínima energia		900
Mart: Òrbita baixa		Fobos: Òrbita de transferència de Hohmann		900
Fobos: Òrbita de transferència		Deimos: Òrbita de transferència		300
Deimos: Òrbita de transferència		Deimos: Superfície		700
Fobos: Òrbita de transferència		Fobos: Superfície		500

Referències

1. Jr, Harry Y. McSween; Moersch, Jeffrey E.; Burr, Devon M.; Emery, Joshua P. Planetary Geoscience (en anglès). Cambridge University Press, 2019-07-11, p. 5. ISBN 978-1-107-14538-2.
2. Kestler, James; Walls, Donna. «Contingency Maneuver Strategies for the total Ozone Mapping Spectrometer Earth Probe (TOMS-EP)». A: Flight mechanics estimation theory symposium 1995 (en anglès). IICA Biblioteca Venezuela, 1995, p. 351.
3. Bate, Roger R.; Mueller, Donald D.; White, Jerry E. Fundamentals of Astrodynamics (en anglès). Courier Corporation, 1971, p. 333. ISBN 978-0-486-60061-1.

Vegeu també

• Propulsió espacial
• Impuls específic

Enllaços externs

• Pàgines de Delta V a Caltech Arxivat 2006-07-15 a Wayback Machine. (en anglès)