Energie caracteristică

În astrodinamică, energia caracteristică este o măsură a excesului de energie specifică (adică energie pe unitate de masă) care este necesară pentru a scăpa de atracția unui corp ceresc.

Este denumit în mod obișnuit cu simbolul $C_{3}$ ${\ displaystyle C_ {3}}$ ${\ displaystyle C_ {3}}$ și este definit ca pătratul vitezei excesive hiperbolice :

C_{3}:=v_{\infty }^{2}=-{\frac {\mu }{a}}

{\ displaystyle C_ {3}: = v _ {\ infty} ^ {2} = - {\ frac {\ mu} {a}}}

{\ displaystyle C_ {3}: = v _ {\ infty} ^ {2} = - {\ frac {\ mu} {a}}}

unde este:

$\mu$ ${\ displaystyle \ mu}$ $\ mu$ este constanta gravitationala planetara si depinde doar de masa corpului ceresc;
$la$ ${\ displaystyle a}$ $la$ este axa semi-majoră a orbitei.

Energia caracteristică este utilizată ca parametru de cost pentru orbite și traiectorii orbitale și ca parametru de comparație pentru lansatoare.

În special, valorile lui C ₃ mai mari decât zero indică traiectorii în care nava spațială scapă de influența gravitațională a corpului ceresc ( orbite hiperbolice ); de exemplu, traiectoriile de transfer de pe Pământ pe Marte au valori de C _{3 în} jur de 10 km² / s², în timp ce transferurile către cele mai exterioare planete pot necesita 50-100 km² / s².

Valorile negative ale lui C ₃ caracterizează în schimb orbitele eliptice ; ^[1] În special, o traiectorie de întoarcere liberă pentru Lună are un C _{3 în} jur de -2 km² / s².

În lansatoare , C ₃ este utilizat pentru a determina sarcina care poate fi plasată pe o orbită dată. Tabelul următor prezintă câteva exemple de lansatoare și masa transportabilă în funcție de energia caracteristică a traiectoriei.

Masa transportabilă (kg) în funcție de traiectorie ^[2]
Lansator	C ₃ = 0 km² / s²	C ₃ = 10 km² / s²	C ₃ = 100 km² / s²
Delta IV Heavy	9588	8000	ND
Ariane 5	6600	> 3190	ND
Atlas V	6500	5500	850
Proton	4838	4279	1061
3 martie lung	2300	1700	ND
Soyuz	1600	1220	1220
Taurul	329	263	35

Notă

^ Poate părea ciudat că un parametru definit ca pătratul unei viteze ar putea lua valori negative. În realitate, excesul de viteză hiperbolică este corect definit doar pentru orbitele hiperbolice, prin urmare energia caracteristică își pierde semnificația fizică în cazul orbitelor eliptice și este utilizată doar ca parametru de comparație.
^ (EN) Andrew J. Ball și colab. , Planetary Lander and Entry Probes , Cambridge University Press , 2007, p. 15, ISBN 978-0-521-12958-9 .

Bibliografie

Giovanni Mengali și Alessandro A. Quarta, Fundamentals of mechanics of space flight , Pisa, Pisa University Press, 2013, ISBN 978-88-6741-210-5 .

Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică

[1] Poate părea ciudat că un parametru definit ca pătratul unei viteze ar putea lua valori negative. În realitate, excesul de viteză hiperbolică este corect definit doar pentru orbitele hiperbolice, prin urmare energia caracteristică își pierde semnificația fizică în cazul orbitelor eliptice și este utilizată doar ca parametru de comparație.

[2] (EN) Andrew J. Ball și colab. , Planetary Lander and Entry Probes , Cambridge University Press , 2007, p. 15, ISBN 978-0-521-12958-9 .

[1]

[2]