¿Cómo volar de la Tierra a Marte si las diferencias entre los ángulos de fase son demasiado grandes para la transferencia de Hohmann pero tenemos combustible para otras transferencias?

La transferencia de Hohmann es posible cuando las posiciones de la Tierra y Marte son apropiadas para esto https://ai-solutions.com/_freeflyeruniversityguide/interplanetary_hohmann_transfe.htm

Esto sucede una vez en dos años.

Pero, ¿qué podemos hacer si las posiciones no cumplen esa condición pero necesitamos volar aquí?

¿Qué transferencias se pueden usar en esta situación (por ejemplo, Marte está en el lado opuesto del Sol)? Necesito dos soluciones: la más rápida y la más eficiente en combustible.

Puede transferirse entre planetas en cualquier momento, la eficiencia y el costo varían mucho si lo hace sin una transferencia Hohmann precisa. Busque en.wikipedia.org/wiki/Porkchop_plot , que es la herramienta que le muestra el esfuerzo y el tiempo necesarios para una transferencia, en un gráfico 2D+ de la duración de la transferencia frente a la hora de salida.
@PcMan ¿Pero tal vez haya transferencias más efectivas en ese caso?
Sin involucrar a otros planetas, la transferencia de Hohmann es la forma más económica de moverse entre planetas. El gráfico Porkchop es exactamente la herramienta que le muestra qué otras opciones tiene si elige desviarse de este mínimo óptimo. Pero todas las alternativas requerirán más deltav para llegar allí que el caso mínimo de Hohmann.
Más deltav está bien para mí.
El problema es que fuera de la ventana de lanzamiento, el delta-v sube rápidamente más allá de lo que podemos hacer con cohetes químicos. Necesita algo mucho más allá de la química si quiere omitir la ventana de lanzamiento.
De manera molesta, las herramientas de chuleta de cerdo con las que he trabajado no son muy buenas para los cálculos de "algo más allá de lo químico".
@CuteKItty_pleaseStopBArking... "La transferencia de Hohmann es la forma más barata de moverse entre planetas". ¿Están incluyendo Transferencias de Baja Energía utilizando la Red de Transporte Interplanetario?

Respuestas (2)

Está buscando diagramas de chuletas de cerdo (y el problema de Lambert).

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estas parcelas se crean por fuerza bruta resolviendo el problema de Lambert para un rango de horas de salida y de llegada.

nota: Los números en las líneas cian inclinadas dan la duración de la trayectoria en días.

Por ejemplo, Marte 2020 se lanzó el 30 de julio de 2020, que es 30 en el eje x, y llegó el 18 de febrero de 2021, que es ~109 en el eje y. Estas coordenadas dan un delta V que está dentro del contorno de 6 km/s, que es el más pequeño en esta parcela. Para aclarar, esta gráfica fue creada por la suma de los vectores v-infinity al salir de la Tierra y llegar a Marte. En muchos casos, estos dos valores se dividen en diagramas de chuleta de cerdo, pero personalmente encuentro que este es más fácil de leer (al menos para tener una idea inicial de dónde es bueno buscar fechas).

La brecha en el medio representa un cambio de ~ 180 grados en la verdadera anomalía en la transferencia, que es (más o menos) la solución de Hohmann (no exactamente, ya que las órbitas de los planetas no son exactamente circulares o coplanares)

Debajo de la brecha hay transferencias con menos de 180 grados de cambio de anomalía verdadera:ingrese la descripción de la imagen aquí

Y por encima de la brecha hay más de 180 grados de cambio de anomalía verdadera:ingrese la descripción de la imagen aquí

Tenga en cuenta que estos son para transferencias directas. Las trayectorias de asistencia de gravedad utilizan diferentes tipos de análisis (comenzando con la coincidencia de v-infinito)

¿Los números en las líneas cian dan la duración de la trayectoria en días?
@PM2Ring Sí, son mis disculpas por no incluir eso en la explicación.
¿Quiere decir que no quema la transferencia de Hohmann al partir de la Tierra y hace que los 1,8 grados de cambio de plano cuando cruce el plano de Marte en el espacio profundo?
@Joshua Para la parte de transferencia de Hohmann, quiero decir que Hohmann asume una transferencia entre 2 órbitas circulares y coplanares con un cambio de 180 grados en la verdadera anomalía de la órbita de transferencia. La Tierra y Marte no están en órbitas circulares (aunque cercanas) y no coplanares (nuevamente cercanas). El problema de Lambert toma 2 vectores de posición y un tiempo de vuelo entre ellos para calcular las trayectorias. el delta V en este caso se refiere a la magnitud de la diferencia del vector de velocidad de salida y el vector de velocidad de la Tierra, y el vector de velocidad de llegada y el vector de velocidad de Marte
@Joshua, este tipo de análisis no tiene en cuenta la corrección de trayectoria/maniobras en el espacio profundo, solo se usa como una mirada de primer orden sobre cuáles son los buenos momentos para lanzar/llegar

Necesito dos soluciones: la más rápida y la más eficiente en combustible.

De hecho, hay uno en el caso de eficiencia de combustible, que implica hacer una asistencia de gravedad de Venus.

Tiene aproximadamente el mismo costo delta-v que una transferencia regular de Hohmann a Marte, pero puede usarse potencialmente cuando el ángulo no es el correcto, ya que tiene otros requisitos para la alineación planetaria.

Al requerir 3 planetas en el lugar correcto en lugar de solo 2, la oportunidad ocurre solo cada 11 años. Sin embargo, es notable porque permite un viaje de ida y vuelta "rápido" a Marte, el "Crocco Grand Tour" después de Gaetano Crocco . Es más rápido que una transferencia de Hohmann de un lado a otro, ya que puede usar a Venus para eludir una de las alineaciones planetarias "malas".

Pero aparte de eso, sus opciones son solo paciencia o muchas gracias al propulsor de cohetes.

"Requerir 3 planetas en el lugar correcto en lugar de solo 2" Estoy tratando de encontrar una solución universal para que las naves en mi juego puedan viajar a cualquier lugar en cualquier momento.
Pero quiero agregar aceleraciones gravitacionales adicionales si tenemos suerte y los planetas en ruta están en buenas posiciones.
Sí, esta es solo una oportunidad afortunada de vez en cuando.
@Robotex Si bien no es una "solución universal" y es posible que deba analizarse con un grano de sal, ¿ha estudiado el Proyecto Rho?
@ikrase ¿Qué es?
¿Cómo volar de la Tierra a Marte si las diferencias entre los ángulos de fase son demasiado grandes para la transferencia de Hohmann pero tenemos combustible para otras transferencias?
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