太空旅行計算器

關於軌道間太空旅行

兩個地球圓軌道之間的航行可用霍曼轉移近似。這種節省推進劑的機動利用半段橢圓軌道完成。太空船先進行切向點火，離開初始圓軌道並進入轉移橢圓。在另一拱點，第二次切向點火將軌跡圓化至目標半徑。本計算器將兩次速度變化的大小相加，得到總理想速度增量。 計算採用地球標準重力參數398600.4418 km³/s²，軌道半徑從地心起算，而非地表以上高度。因此，高度為300 km的太空船，加上地球平均半徑後，軌道半徑約為6671 km。圓軌道及轉移軌道的速度遵循活力公式。轉移時間為橢圓週期的一半，其半長軸等於初始半徑與目標半徑的平均值。 推進劑以齊奧爾科夫斯基火箭方程式估算。比衝以秒衡量引擎效率，太空船乾質量視為機動後的最終質量。計算器求出提供理想轉移速度增量所需的推進劑。較高比衝會大幅降低推進劑需求，而較大的速度增量會使所需質量比呈指數增加。此估算假設只有一套推進系統、有效排氣速度固定，且沒有無法使用的殘餘推進劑。 實際任務還須為發射偏差、軌道平面變更、交會、導航修正、有限時間點火、軌道維持、大氣阻力、重力損失及安全儲備增加速度增量。霍曼轉移也假設軌道為共面圓軌道，點火為瞬時脈衝。它不一定最快，當時間、地影、輻射或操作限制占主導時，也可能不適用。本結果適合教學及初步任務比較。詳細規劃需要高精度軌跡推算、最新天體星曆、載具性能裕度及合格任務分析人員審查。輸入半徑必須位於物理上合理的地球軌道範圍；穿過地球的軌跡並非可行任務。

太空轉移範例

如何估算太空軌道轉移

1. 將兩個軌道高度換算為從地心測量的半徑。
2. 輸入初始與目標半徑，單位為公里。
3. 輸入最終乾質量及推進系統比衝。
4. 選取「計算」，估算理想速度增量、轉移時間與推進劑用量。