Delta-v

Als een ruimtevaartuig in een baan om een hemellichaam in het zonnestelsel wil komen moet dat ruimtevaartuig dezelfde snelheid krijgen als de snelheid waarmee dat hemellichaam om de zon draait. Als het ruimtevaartuig gelanceerd wordt heeft het grotendeels de snelheid waarmee de aarde om de zon draait, 30 km/s. Om Venus en Mercurius te bereiken, de twee planeten die binnen de baan van de aarde gelegen zijn, moet het ruimtevaartuig snelheid minderen, om een planeet zoals Mars of een komeet zoals 67P te bereiken, die een baan buiten de baan van de aarde hebben, moet snelheid worden gewonnen. Deze verandering van snelheid om een ruimtevaartuig bij een bepaald hemellichaam te krijgen wordt Delta-v of ?v genoemd, een begrip waarvoor de Rus Tsiolkovski met zijn raketvergelijking al in 1903 de basis legde. De baan die daarbij wordt afgelegd wordt een Hohmann Transfer Orbit genoemd, naar Walter Hohmann die er in 1925 mee kwam.

Je kunt op twee manieren Delta-V krijgen: door het gebruik van brandstof en door gravitationele flyby’s langs planeten. Hieronder een prachtige voorstelling met alle Delta-v’s die nodig zijn om naar objecten in het zonnestelsel te gaan, de delta-v’s zijn in meters per seconde. De kaart is gemaakt in het kader van het Kerbal Space Program (KSP) – helemaal onderaan deze blog is nog een video over Delta-v, ook op basis van KSP.

Tel alle Delta-v’s op die je onderweg van de aarde naar een hemellichaam tegenkomt en je krijgt dan de totale Delta-v die nodig is, het zogeheten Delta-v budget. Met brandstof kan een raket worden voortgestuwd, maar hoe groter Delta-v is des te meer brandstof nodig is. Daarom kan niet altijd volstaan worden met voortstuwing door de raket zelf, maar is het handiger gebruik te maken van gravitationele flyby’s, waarbij het ruimtevaartuig langs een hemellichaam vliegt om daar een gravitationele zwieper mee te krijgen. Een mooi voorbeeld daarvan is Rosetta, die in de tien jaar op weg naar komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko talloze flyby’s heeft gemaakt, 3x langs de aarde, 1x langs Mars en 2x langs een planetoïde, zoals te zien is aan deze afbeelding:

Of wat dacht je van de talloze flyby’s die de MESSENGER moest maken om in een baan om Mercurius te komen, de planeet die het dichtste bij de zon staat. De volgende afbeelding laat dat mooi zien:

Over de meer dan veertig jaar oude techniek van de ‘gravity assists’, zoals ze ook wel worden genoemd, heeft Ben Gilliland van CosmOnline een mooie infografiek gemaakt – dubbelklikken om ‘m te verdeltaveëriseren:

Tenslotte zoals gezegd nog een video over Delta-v, eentje die gemaakt is door de Kerbal Rocket School. Leuk om naar te kijken én leerzaam!

Dit is deel 1 van de Kerbal Rocket School over Delta-v, hier is deel 2. Er zijn meer delen op YouTube te vinden, maar het is een tikkeltje ingewikkeld genummerd allemaal. Bron: Koberlein + CosmOnline.