¿Cuáles son los tiempos de viaje asociados con diferentes aceleraciones de bajo empuje hacia Marte?

No tiene que ser una respuesta exacta, pero algo cercano a la realidad estaría bien.

Específicamente, quiero saber cuál sería el tiempo de viaje a Marte usando motores de bajo empuje de encendido constante.

¿Cuáles serían los tiempos de viaje utilizando algo como 0,0004, 0,0008, 0,0016 o 0,0032 m/s²?

usted puede intentar hacer un poco de investigación usted mismo primero. Busque "Transferencia de baja energía" o "Captura balística de Marte" y los términos discutidos y artículos vinculados en Red de transporte interplanetario y Transferencia de baja energía .
1. Investigué mucho. 2. NINGUNO de los enlaces o términos que proporcionó tratan sobre TIME to Mars, todos hablan de dV. 3. Los objetos bajo un empuje bajo constante hacia Marte no siguen trayectorias balísticas.
Entonces, por ejemplo, con su aceleración más baja, comenzando desde LEO, le llevará aproximadamente seis meses de espiral hacia afuera solo para llegar lo suficientemente alto donde la luna podría ser de alguna ayuda, antes de que pueda comenzar su viaje. Necesita agregar más información sobre sus detalles. Es posible que descubra que la parte interplanetaria es solo una fracción del tiempo total de su misión desde LEarthO hasta LMarsO. Oh, es captura balística , no trayectoria.
¿Cómo llegas a ese número? Con esa aceleración deberías conseguir 6km/s en 6 meses... eso parece mucho. Según mi investigación en wiki, eso está cerca del delta v para ir a Marte desde LEO. No digo que esté equivocado, pero ¿cómo llega a ese número: "6 meses"?
Escribí un pequeño programa de computadora, que se muestra aquí y también veo las preguntas y respuestas vinculadas allí. Si mantienes el empuje en la misma dirección en la que se mueve el satélite, se alejará lentamente en espiral. La F/m (fuerza/masa) tiene unidades de aceleración, pero no significa que sea la tasa real de aumento de la velocidad . Fuerza por distancia = trabajo. El satélite trabaja contra la gravedad, saliendo muy lentamente en espiral del pozo de gravedad de la tierra. Delta-v es un concepto útil, pero cuando hay gravedad u otras fuerzas alrededor, en realidad no te da v F i norte a yo − v i norte i t i a yo .
@uhoh, una nave espacial propulsada por iones no sigue un camino de baja energía. No hay caminos de baja energía de la Tierra a Marte o viceversa. O si las hay, llevan siglos o milenios. Ver hopsblog-hop.blogspot.com/2015/04/…
@MartinClemensBloch El delta V para espirales de iones es mucho más que delta V para transferencias de Hohmann desde LEO. Consulte la respuesta de Mark Adler: space.stackexchange.com/questions/8420/… Sin el beneficio de Oberth, se necesitan aproximadamente 7 km/s para llegar desde LEO a la velocidad de escape. Luego se necesitarán otros 6 km/s para pasar de 1 UA a una órbita heliocéntrica de 1,52. Luego se necesitarían otros 4 km/s para descender por el pozo de gravedad de Marte hasta la órbita baja de Marte.
@HopDavid ok, haré mi debida diligencia... Es esa imagen loca en https://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_Transport_Network lo que me hizo cambiar.

Respuestas (2)

Para calcular el delta V de las espirales de iones de bajo empuje, se resta la velocidad de la órbita de salida de la velocidad de la órbita de destino. Ver la explicación de Mark Adler .

El tiempo empleado es delta V/aceleración.

LEO es de ~7,7 km/s.

En el borde de la esfera Hill de la Tierra, la velocidad de escape es de aproximadamente 0,7 km/s

Así que 7 km/s para salir del pozo de gravedad terrestre desde LEO .

La órbita heliocéntrica de la Tierra es de unos 30 km/s

La órbita heliocéntrica de Marte es de 24 km/s.

Así que 6 km/s para ir de la Tierra a las órbitas heliocéntricas de Marte

La velocidad de escape en el borde de Mars Hill Sphere es de 0,3 km/s

La velocidad de la órbita baja de Marte es de 3,4 km/s

Así que unos 3 km/s para descender por el pozo de gravedad de Marte.

7 + 6 + 3 es 16 km/s. 16 km/s para llegar de LEO a LMO a través de motores iónicos. En metros, eso es alrededor de 16.000 metros/seg.

(16.000 m/s) / (0,0004 m/s^2) = 40 millones de segundos = 463 días.

Para las otras aceleraciones, el viaje heliocéntrico de 1 AU a 1,52 AU toma menos tiempo que el de Hohmann y el delta V será superior a 6 km/s. No puedo darte los tiempos de las otras aceleraciones sin invertir más tiempo y esfuerzo del que puedo permitirme en este momento.

Como puede ver, entrar y salir de los pozos de gravedad planetaria requiere más delta V (y por lo tanto tiempo) que hacer la órbita de transferencia heliocéntrica. Es por eso que aconsejo atracar una embarcación tipo Hermes en EML2 entre viajes. Al final del viaje a Marte, Deimos podría ser un buen lugar para atracar una nave propulsada por iones.

Gracias por su respuesta, agregué un poco a su delta Vs y luego extrapolé a las otras aceleraciones. Supongo que no es correcto, pero ahora debería estar en el estadio correcto.

¿Quizás viste la película "El marciano"? Bueno, la mayor parte de eso fue bastante preciso (la mayor tontería atroz fue la cinta adhesiva y la reparación del agujero de la lona, ​​pero estoy divagando). El punto de mencionar eso es que estaban usando muchode tiempo de computadora para llegar a soluciones orbitales, y IIRC esas eran balísticas. (La balística es mucho más fácil que la dinámica no balística). Entonces, está haciendo una pregunta realmente difícil. Lo que quieres hacer es llegar a la órbita de Marte exactamente cuando Marte está allí y con velocidad exactamente cero, ¿verdad? ¿Puedes ver cómo eso depende de cuándo empiezas? (La Tierra está orbitando alrededor del Sol, por lo que cuando comience, definirá a qué hora necesita llegar a esa velocidad cero justo cuando pasa Marte. No puede simplemente elegir "cualquier época anterior" del año porque dependiendo de qué año, Marte podría estar en cualquier lugar de su órbita. Sería una lástima que te perdieras Marte por un día y tuvieras que esperar otro año marciano completo: 686 días).

Bien, ahora que he anulado tus sueños de una respuesta fácil, ¿has considerado Orbiter , un simulador de software (gratuito)? No es un juego, pero puedes pilotar tu propia nave espacial a Marte.

Es un buen punto: es posible que la pregunta deba incluir "... suponiendo que esta misión interplanetaria de un millón de dólares no sea profundamente tonta y comience en un mal momento". Cada vez que veo un enlace a Orbiter me emociono hasta que voy allí y recuerdo que "Orbiter es un programa de simulación de vuelo espacial gratuito y realista para PC con Windows". Ni siquiera he escuchado el término PC con Windows en una década.
El avance de Tyson para The Martian describe una trayectoria de 124 días desde la órbita terrestre baja hasta la órbita de Marte: youtube.com/… . Lo cual es completamente imposible si la aceleración de Hermes es de 2 mm/s^2. Tomaría más de 40 días en espiral desde LEO a la tierra C3 = 0
Gracias por su respuesta. Aprecio totalmente la dificultad, es por eso que tuve que preguntar en primer lugar :)
¿Cuáles son los tiempos de viaje asociados con diferentes aceleraciones de bajo empuje hacia Marte?
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