Efekt Obertha

Efekt Obertha — zjawisko wykorzystywane w astronautyce, w którym statek kosmiczny zdążający do studni grawitacyjnej używa silników, aby jeszcze bardziej zwiększyć prędkość[1]. W efekcie tego manewru statek osiąga większą energię kinetyczną, niż gdyby użył takiego samego impulsu siły ciągu poza studnią grawitacyjną. W praktyce oznacza to, że najbardziej efektywnym sposobem wykorzystania paliwa rakietowego na orbicie jest użycie go możliwie najbliżej perycentrum, gdy prędkość orbitalna statku – a tym samym jego energia kinetyczna – jest największa[1]. W skrajnych przypadkach może zachodzić korzyść z poświęcenia części paliwa statku celem jego spowolnienia ciągiem przeciwnym i głębszego wprowadzenia do studni grawitacyjnej, aby potem przy drugim, właściwym zapłonie statek uzyskał większy efekt dzięki manewrowi Obertha[1].

Nazwa zjawiska i manewru upamiętnia austro-węgierskiego fizyka, Hermanna Obertha, który opisał je jako pierwszy w 1927 roku[2][1].

Z racji że statek znajduje się w perycentrum przez krótki czas, do wykonywania manewru Obertha najbardziej nadają się napędy zdolne wygenerować możliwie jak najsilniejszy impuls w jak najkrótszym czasie. Korzystniejsze w tym zastosowaniu będą silniki rakietowe wysokiego ciągu, np. na paliwa płynne, a znacznie mniej przydatne byłyby silniki niskiego ciągu, np. jonowe, które wymagają długiego czasu, aby uzyskać prędkość. Efektem Obertha można także opisać zachowania rakiet wielostopniowych, w których paliwo górnego stopnia przy prędkościach powyżej kilku kilometrów na sekundę wytwarza znacząco więcej energii kinetycznej, niż posiada zgromadzonej energii chemicznej[2]. Skuteczność efektu Obertha rośnie z prędkością obiektu, bowiem sam przenoszony pędnik poza potencjalną energią chemiczną posiada znaczną energię kinetyczną[3]. Wyrzut spalanego pędnika wstecz przy wysokiej prędkości pozwala przełożyć na statek większą zmianę energii kinetycznej pędnika[3]. Tym samym zjawisko to nie łamie zasady zachowania energii.

Przypisy

  1. ↑ a b c d Robert B. Adams, Georgia A. Richardson, Using the Two-Burn Escape Maneuver for Fast Transfers in the Solar System and Beyond, NASA, 25 lipca 2010 [dostęp 2022-02-11].
  2. ↑ a b Oberth 1972 ↓.
  3. ↑ a b Oberth 1972 ↓, s. 204.

Bibliografia