• ベストアンサー

人工衛星の軌道変換の求め方

人工衛星における円軌道間の軌道変換についてです。 Hohmannの遷移軌道から求められるとは思うのですが それは元の円軌道半径r1が 目標とする円軌道半径r2より小さい(r1<r2) すなわち小さい円から大きい円への移動なら成り立つと思います ここで、もし大きい円半径r2から小さい円半径r1に軌道変換を行う場合の 速度変更量はいったいどう求めるのでしょうか Hohmann関係は円の接線方向への速度と考えていると思うので 内側の円軌道に移る場合はどう考えるのかわからなかったので よろしくお願いします

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • htms42
  • ベストアンサー率47% (1120/2361)
回答No.2

>もし(r1/r2) < 0.50ならば、内側の円軌道に移るのに必要な速度変更は、外側の円軌道から脱出する速度変更より大きい △V1,△V2の表現が書かれているサイトを見つけました。 http://aero.kouku-k.ac.jp/nakano/rocket/OD2.htm http://aero.kouku-k.ac.jp/nakano/rocket/OD.htm ここにある結果を使うと r1<r2であれば△V1>△V2です。 外から中へであれば減速になりますが速度変化の大きさについては同じ関係が成り立つと思います。

gragrasan
質問者

お礼

ありがとうございます 実は提出期限のこともありなんとか自分で解ききりました (と思います。採点はまだなので) どうやらΔV1、ΔV2で比べるのは間違っているようで もしそれが言えるのならr1/r2=1すなわち同じ大きさということになりました で、考え直した結果、ΔVの合計が内側の円軌道に~であり 外側の円軌道から脱出というのが、第二宇宙速度?脱出速度から 求めると0.50(正確には0.49に近いのですが)で証明できました わざわざ回答してもらったのにすみません。

その他の回答 (1)

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

wikipedia の「ホーマン遷移軌道」の絵を見ながら: この図では 1→2 の軌道変更で Δv, 2→3 の軌道変更で Δv' の速度を与えています. ということは, 3→2 への軌道変更では -Δv' の速度を, 2→1 への軌道変更では -Δv の速度を与えればいいはず. 要は「逆噴射しろ」ってことで.

参考URL:
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%9E%E3%83%B3%E9%81%B7%E7%A7%BB%E8%BB%8C%E9%81%93
gragrasan
質問者

補足

失礼しました。正確に問題を書くべきでした 確かに単純に逆噴射で~とは考えたのですが 実はこのあとに 「もし(r1/r2) < 0.50ならば、内側の円軌道に移るのに必要な速度変更は、外側の円軌道から脱出する速度変更より大きいことを証明せよ」 というのがありまして、ホーマン遷移軌道のΔVを用いて計算した場合 証明しきれなかったので、質問しました。 おそらくホーマンのままだと違うと思うのですが・・・ どうなのでしょうか

関連するQ&A

  • 人工衛星が軌道を修正するとき、垂直方向に加速したらどうなるのでしょうか

    人工衛星が軌道を修正するとき、垂直方向に加速したらどうなるのでしょうか。普通は軌道の進行方向に向かって加速するもののようで、その場合のことは本などで理解したのですが、地表から見て垂直方向に加速した場合にどうなるかについては分かりませんでした。 具体的には、例えば地球を軌道半径7000kmの円軌道で回る人工衛星が、地表から見て垂直に0.4km/sの速度に加速した場合、どのような軌道になるのでしょうか。たぶん斜め上の方向に飛んでいくのだろうとは想像できるのですが、その先が分かりません。色々と計算してみたいので、具体的な計算式などを教えてください。

  • 人工衛星の軌道

    大学力学の問題です。質量mの物体に地上からの高さがx0の位置で、水平方向へ速度v0を与える。それが人工衛星として運行するためのv0に対する条件を求め、そのときの軌道を地球の中心を原点とする極座標で表してください。地球の半径=R、地球の質量=M、重力加速度=gです。

  • 人工衛星について

    少し疑問に思ったので質問させていただきます。 (i)地球の半径をRとして、地球内部に半径R*(1/2)の円周にに沿った形でトンネルを掘りトンネル中で人工衛星が回す (ii)半径がR*(1/2)である惑星の地表すれすれで人工衛星が回る この場合(i)と(ii)の周期と速度は同じになるのでしょうか?

  • 人工衛星/軌道について

    人工衛星を火星まで送るとします。 その人工衛星を打ち上げるときについて質問です。 物理学の知識がない人間に聞かれて困ってしまいました。 『なぜ火星まで直線距離ではなく、楕円・円軌道で行かなければいけないのか』 わざわざ遠回りしないで最短距離で行けばいいのに、と言います。 その理由を教えてください。 よろしくお願いいたします。

  • 人工衛星を静止衛星に

    何も数値が与えられずに、人工衛星を静止衛星にする軌道半径は求めれますか???

  • 人工衛星と楕円軌道の問題について

    大学の力学の問題です。 人工衛星が地上Hの高さで円軌道をえがいてまわっているとき、ロケットを逆噴射して速度を落とし、地球の反対側に着陸させるには、どれだけの速度に落とせば良いか。 という問題です。図も添付しました。 解答では 地球の半径をR、質量をM、人工衛星の質量をm、求める速度をvoとする。 速度を落としてからは楕円軌道になるがその長軸が2a=H+2Rになるようにすればよい。 軌道の公式、 r=l/1+εcos(θ+α)、ただしl=h^2/GM、ε=√1+(2Eh^2/G^2mM^2)を用いて a=l/1-ε^2=(h^2/GM)/(-2Eh^2/G^2mM)=GmM/-2E ∴ GmM/2a=-E=-(mvo^2/2-GmM/ro) (ro=R+H) ∴ GmM/H+2R=-mvo^2/2+GmM/H+R 以上の式を変形して vo=√2R^3g/(H+R)(H+2R) となっています。 解答ではaが楕円の長軸になるようなEを求めてから、ロケット逆噴射時の力学的エネルギーを利用してvoを求めていることはわかるんですが、 1.速度を落としてから楕円軌道になる理由 2.地球の中心を原点と考えて力学的エネルギー保存則 mvo^2/2-GmM/R+H=0-GmM/R (地球の反対側(x=-R)で着陸することからv=0とした) を使って求めることができない理由 の二つがよくわかりません。 どちらかでもいいので教えていただけると嬉しいです。 よろしくお願いします。

  • 廃棄処分の人工衛星はなぜ地球に落とす?

    ミールの墜落処分について以前似たような質問がありました。そのときの回答は、引力圏から離脱する為には、11km/sの速度が必要とのことでした。 そこで質問ですが、(私の稚拙な憶測に基づく質問で恐縮です) 人工衛星というのは普通の状態で、引力と遠心力がつりあっているから落ちないのだと思います。従って、速度を上げなくても、人工衛星の軌道半径を大きくしてあげれば、つりあい状態が崩れて遠心力により宇宙空間に飛んでいってしまうのではないでしょうか? 回転半径を上げるときも、通常は力の平衡状態なのだから、ちょっとした力を加えてあげれば簡単に軌道半径が大きくなるのではないかと思いますがいかがでしょうか?

  • 人工衛星はなぜ落ちない?

    初歩的な質問で申し訳ございません。 人工衛星は、引力により、常に地球に向かって落ちているという説明がありますが、どうして地球とぶつからないのですか。つまり、静止軌道上にある通信衛星等を逆噴射により速度をゼロにすれば、働く力は引力だけになるので、地球にぶつかるはずです。こうすれば、静止軌道にある寿命のきた衛星を簡単に処分できると思いますが。

  • 人工衛星について《高校物理」

    物理の参考書に、赤道上空に打ち上げた人工衛星を地球上から見るといつも西から東に動いているようにするためには、人工衛星の円軌道における角速度が地球の自転の角速度より大きければよいという記述があったのですが、この理由を教えていただけませんか.よろしくお願いいたします。

  • 力学の問題について

    力学の問題が全く解けなくて困っています!!どうかお願いします!! (1)質量Mの球対称の惑星の周りを円軌道で周回する質量mの人工衛星の公転角速度の大きさωを、軌道半径rの関数として求めよ。ただし、惑星に固定した座標系を慣性系とみなしてよいとする。また、人工衛星の高度での大気は希薄であり、公転角速度の値への影響は無視してよいとする。 (2)惑星の中心から見た人工衛星の角運動量の大きさを求めよ。 (3)人工衛星の運動エネルギーと位置エネルギー、および力学的エネルギーを求めよ。それらの比がどうなっているか調べよ。ただし位置エネルギーは無限遠を基準にとる。 (4)大気は希薄であるが、人工衛星の運動方向と逆向きに抵抗力を及ぼすとしよう。人工衛星の軌道は近似的に円軌道を保つが、軌道半径は徐々に変化する。角運動量の大きさ、軌道半径、運動エネルギー、位置エネルギー、力学的エネルギー、および速さのそれぞれは増加するか減少するか答えよ。ただし大気の慣性系に対する速度は、人工衛星の速度に比べて無視できるほど小さいとする。 問題が多いのですが、わかるところだけでももちろんいいので本当によろしくお願いいたします!!!