Otázka:
Jak blízko by se musel Tesla Roadster se Starmanem dostat na Zemi, aby byl přitahován a padl na Zemi?
user35272
2020-04-20 11:42:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

V roce 2091 se říká, že Tesla Roadster se možná dostane blíže k Zemi, než je Měsíc. Bylo by při aktuální rychlosti Starmana jeho umístění v roce 2091 dostatečné na to, aby Země znovu přitahovala Starmana a umožnila mu znovu vstoupit do zemské atmosféry? Jak blízko musí být Tesla, aby ji přitahovala Země dostatečně silná na to, aby na Zemi padla? A co se týče pádu na jiné planety: je kritická vzdálenost určena vzdáleností podle Země a jejich hmotností krát Země? Například: Mars má asi 0,11 hmotnosti Země, takže kritická vzdálenost pro Mars by byla asi 0,11 vzdálenosti Země, aby ji Tesla přitahoval Mars?

Roadster musí být dlouhodobě v kontaktu se zemskou atmosférou, aby ji dostatečně zpomalil a znovu vstoupil. Dráha Roadsteru znemožnila vůbec kontaktovat zemskou atmosféru, takže se už nikdy nevrátí.
@user3528438 Nemyslím si to. Jen proto, že dosáhlo únikové rychlosti Země, neznamená to, že se nemůže znovu přitáhnout, když je dostatečně blízko. Komety mají v blízkosti Země ještě vyšší rychlosti, nicméně existuje nebezpečí, že by kometa mohla být přitahována Zemí, což by pro ni představovalo hrozbu.
Komety nepůsobí na Zemi nikoliv proto, že by ji přitahovala zemská gravitace, ale její oběžná dráha a trajektorie se protínají se Zemí, aniž by na ni zemská gravitace působila.
@user30007 visí na tom, že je to trochu komplikovanější; Za chvíli pošlu další odpověď.
Op, měli byste zkontrolovat, jak neuvěřitelně těžké je dostat se k satelitu blízko slunce. Mnohem těžší než je úplné vyhození ze sluneční soustavy. Obecná představa lidí o tom, jak fungují oběžné dráhy, je velmi špatná - běžné doporučení je, že byste se měli podívat na hru „vesmírný program jádra“, protože je to jeden z nejlepších způsobů, jak získat intuitivní vnímání fungování oběžných drah.
@eps To je „Kerbal Space Program“. Musím se brzy stáhnout a stáhnout - slyšel jsem, že opakované selhání v přístupu na oběžnou dráhu je _fun_!
Většinou záleží na tom, jak rychle ve vztahu k, místo toho, jak blízko ve vztahu.
Ačkoli je aerobraking v KSP věcí, oběžné dráhy se nerozpadají (používá „opravené kuželosečky“, protože neexistuje tělesné řešení problému * n- *), takže odpověď na tuto otázku v KSP není nikdy, ať už se děje cokoli. Ve skutečnosti je všechno možné, jakkoli nepravděpodobné, ale jediné, co můžeme udělat, je nabídnout překvapivě přesné předpovědi. - Pokud Apophis prošel do vzdálenosti 50 stop, major Tom by měl problém; v KSP 50 'z asteroidu je jedinou gravitací, která na vás působí, hlavní [SoI] (https://en.wikipedia.org/wiki/Sphere_of_influence_ (astrodynamika)) (protože opravené kuželosečky). Stále skvělá hra.
V KSP jsou nebeská tělesa extrémně hustá, že? Při takové hustotě si myslím, že Kerbalovy nohy váží více než jejich hlavy, když stojí vzpřímeně na planetě. Mám však Orbiter2016 a doporučuji (s OrbiterSound) a jeho doplňky.
@Spratty Ano, všechno, co vede k velkolepému RUD, je v KSP zábavné. (Rychlá neplánovaná demontáž). Musím říci, že nedostatek dostat se na oběžnou dráhu je méně zábavný, když se odněkud vracíte a dojde vám palivo, než si zajistíte oběžnou dráhu, která dokáže dosáhnout letiště.
Tři odpovědi:
CallMeTom
2020-04-20 13:00:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Podle kepleriánské orbitální mechaniky se nikdy nepřiblíží tak blízko Země, „aby ji přitahovala Země dostatečně silná na to, aby padla na Zemi“ (pokud nezasáhne Zemi přímo).

Všechno, co vstupuje do Hill Sphere zvenčí je na hyperbolické oběžné dráze, takže projde kolem Země bez ohledu na to, jak blízko Zemi projde (zde také: kromě „přímého zásahu“).

VÝJIMKA: Vezmete do účet Zemská atmosféra: Atmosféra Země může zpomalit objekt.

Toto není přímo spojeno s hmotou Země, ale s hustotou atmosféry. Takže pro Zemi je minimální výška asi 80 km (v závislosti na mnoha faktorech). Pro Mars to bude mnohem nižší kvůli menší atmosférické hustotě. U měsíce můžete teoreticky projít milimetr nad povrchem, aniž byste se ho dotkli (za předpokladu, že je to dokonalá koule).

EDIT: Jak již bylo zmíněno v jednom komentáři:

Jen jedno další objasnění: zemská gravitace samozřejmě ovlivňuje cestu k objektům a samozřejmě větší hmotnost znamená objekt je ovlivněn více. Objekt, který se srazí se zemí, by tak neučinil, aniž by byl nejprve ovlivněn gravitací Země nebo jiných nebeských těles. ALE jde o to: objekty zvenčí se pohybují na hyperbolických drahách. Dokud periapsa (nejbližší bod) nenarazí na Zemi ani neprojde hustou částí atmosféry, vždy projde.

Proč tedy dostávají asteroidy jako Apophis „x% šanci zasáhnout Zemi“? Myslel jsem, že je to kvůli otázce, zda je gravitace Země ovlivňuje natolik, aby je přitáhla k ní?
Ano: jsou ovlivněni a gravitace Země je táhne, proto procházejí kolem Země na hyberbolické oběžné dráze a ne na rovnoměrné čáře. Ale přesto: pokud nejbližší část této hyperbolické oběžné dráhy není přímým zásahem nebo v zemské atmosféře, projde.
A proč potom dostávají procento šance? Je to jednoduše proto, že člověk nedokáže přesně předvídat jejich cestu? Jako, možná se protne se Zemí a možná ne?
Ano, je to tak jednoduché, jak jste řekli: Je nemožné měřit nic přesně. I když vezmete měřicí tyč a něco změříte, zůstane vám nejistota + -0,1 mm. V orbitální mechanice budete mít nejistoty v poloze a rychlosti ve všech třech směrech a nejistoty v hmotnosti vašeho objektu a ve sluneční aktivitě atd. Výsledek: můžete jen říct: objekt XY zasáhne Zemi s x% šancí.
Jen jedno další objasnění: zemská gravitace samozřejmě ovlivňuje cestu objektů a větší hmota samozřejmě vede k větší náklonnosti. Objekt, který koliduje se zemí, by se nedostal do polohy, aniž by byl nejprve ovlivněn Zemí (jinými nebeskými tělesy). ALE jde o to: objekty z vnějšku se pohybují na hyperbolických drahách, pokud periapsa (nejbližší bod) nenarazí přímo na Zemi nebo se nedostane do husté atmosféry, vždy projde.
@CallMeTom: Ale mimochodem bude gravitace Země (a Měsíc) ovlivňovat oběžnou dráhu, což ji při příštím průletu trochu změní. Podobně s jakýmikoli asteroidy se může přiblížit v jiných částech své oběžné dráhy nebo dříve neobjevených kometách ...
@user30007 S gravitací není spojena žádná pravděpodobnost. Můžeme přesně vypočítat cestu, kterou bude objekt následovat, vzhledem k jeho poloze, rychlosti (rychlosti a směru) a době měření. Důvod, proč dáváme procentní šance, je ten, že zatímco naše výpočty jsou stoprocentně spolehlivé, naše nástroje nejsou. Všimnete si, že x% šance se aktualizuje ze dne na den; je to proto, že astronomové provádějí na objektu další čtení a mají přesnější představu o trajektorii, na které se nachází.
@Mikkel: Dalším způsobem, jak se na to dívat, je to, že hlášená pravděpodobnost je odvozena z poměru pravděpodobnosti, že by naše přístroje poskytly hodnoty, které poskytly při pohledu na objekt na kolizním kurzu, ve srovnání s pravděpodobností, že by takové hodnoty poskytly, když při pohledu na objekt, který není na kolizní dráze.
* gravitace jiných nebeských těles * (+1): [Perturbation {astronomy}] (https://en.wikipedia.org/wiki/Perturbation_ (astronomy)) @user30007 - otázkou je, jak blízko by byl Tesla Roadster s Starman se musí dostat k * něčemu jinému * (to je buď opravdu velké, nebo opravdu blízko) a * pak * spadnout na Zemi (kvůli * předchozím * poruchám, než kvůli zemské gravitaci.)
Myslím, že zde začínáme být trochu mimo téma. Nejde o to, zda a jak musíme cokoli projít, aby následky zasáhly Zemi ve vzdálené budoucnosti. @Mikkel: Protože používáme numerické výpočty, nejsou ve skutečnosti stoprocentně spolehlivé a nemůžeme vypočítat cestu přesně kvůli pertubacím. Na helicentrických drahách nelze sluneční aktivitu předvídat.
@Mikkell - Neexistuje žádná pravděpodobnost, ale v problému n-těla existuje teorie chaosu. Není šance, že by Roadster mohl po dlouhou dobu sledovat cestu v meziplanetární dopravní síti (https://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_Transport_Network), která by ji přiblížila Zemi více než deterministicky orbitální mechanika by naznačovala?
uhoh
2020-04-20 14:07:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jak blízko by se musel Tesla Roadster se Starmanem dostat na Zemi, aby byl přitahován a padl na Zemi?

tl; dr: Pokud se Roadster přiblížil k Zemi s $ v_ {inf} $ 3000 m / s a ​​parametrem nárazu asi 24 000 km od středu Země (asi 3,8 poloměru Země), Gravitace Země by ji dostatečně vychýlila ke srážce na pastvě.

Z Hyperbolické dráhy Wikipedie; Parametr nárazu a vzdálenost nejbližšího přiblížení

$$ r_p = -a (e-1) = \ frac {GM} {v ^ 2_ {inf}} \ left (\ sqrt {1 + \ left (\ frac {bv ^ 2_ {inf}} {GM} \ right) ^ 2} - 1 \ right) $$

Viz také Jaké je planetární průzkumné slovo pro „parametr nárazu“ (vzdálenost nejbližšího přiblížení, pokud by byla gravitace „vypnuta“)?

Se Zeměmi standardní gravitační parametr $ GM $ z 3,986E + 14 m ^ 3 / s ^ 2 a rychlosti přiblížení 3000 m / s můžeme zjistit, jaký parametr nárazu $ b $ by mělo za následek vzdálenost nejbližšího přiblížení $ r_p $ rovnající se poloměru Země.

Na Zemi, když věci spadnou do věcí, začínají z klidu nebo z nízké rychlosti.

„Pád do“ není přesně správným způsobem, jak přemýšlet o pohybujících se tělesech ve sluneční soustavě, protože všechna navzájem obecně probíhají rychle.

Když byl Roadster vypuštěn ze Země, Elon Musk chybně tweetoval, že po startu dosáhl 12 km ^ 2 / s ^ 2 přebytek C3 („energie“) ve srovnání se Zemí. Popletl si číslo, ale jde o to, že jakmile měl Roadster tuto pozitivní energii ve srovnání se Zemí, nikdy se nemohl „vrátit“ na Zemi.

Podívejte se Starman / Roadster na oběžné dráze = 1,795 AU, jaká je metoda tohoto šílenství? a tato odpověď.

Takže Země obíhá kolem Slunce rychlostí asi 30 km / s, a když Roadster projde 1 AU od Slunce, bude to asi 33 km / s (také kolem Slunce) zhruba stejným směrem, takže pokud se bude pohybovat směrem k Zemi narazilo by to asi 3 km / s.

Je pravda, že pokud by nám chyběla Země o průměr nebo dva, pak by ji zemská gravitace mohla trochu „vtáhnout“, aby stále zasáhla. Pravděpodobně bychom tomu říkali vychýlení, spíše než „spadnutí“.

K odklonu nyní může dojít těsně před dopadem nebo o stovky či tisíce let dříve! Další informace naleznete v

closest approach to Earth calc

  importovat numpy jako npimport matplotlib.pyplot jako pltvinf = 3000.GM = 3.986E + 14Re = 6378137.def r_closest (b): termín = np.sqrt (1 + (b * vinf ** 2 / GM) ** 2) návrat (GM / vinf ** 2) * (termín - 1.) b = np .linspace (0, 10 * Re, 101) [1:] r = r_closest (b) je-li True: plt.figure () plt.plot (b / Re, r / Re) plt.plot (b / Re, np .ones_like (b), '--k') plt.title ('rychlost přiblížení (v_inf) 3000 m / s', velikost písma = 14) plt.xlabel ('parametr dopadu (poloměry Země)', velikost písma = 14) plt .ylabel ('nejbližší přiblížení (poloměry Země)', fontsize = 14) plt.show ()  
Děkuji. Je škoda, že na SE nelze přijmout více odpovědí. Nechci odmítnout Tomovu odpověď, která je asi tak dobrá jako vaše. Možná bych měl ujasnit pouze to, že jeden pohled na vaši odpověď je z heliocentrického referenčního rámce, zatímco druhý (3 km / s nebo ~ 2 mi / s) je z geocentrického referenčního rámce.
@user30007 ano „Roadster prošel kolem Země rychlostí asi 3000 m / s a ​​asi 24 000 km * od středu Země *“ se zdá dostatečně geocentrický, ale možná „Země obíhá kolem 30 km / s a ​​... Roadster ... bude mít 33 km / s zhruba stejným směrem „může mít“ přidáno „kolem Slunce“.
Nebojte se, moje ego by se vyrovnalo s tím, že by bylo přijato za tak dobrou odpověď ^ ^. Vlastně jsem thnik uhohs odpověď je docela dobré ukázat / vysvětlit, jak se dostat, co jsem nazval "přímým zásahem".
@CallMeTom ha! nebojte se! [Mám příliš mnoho zástupců a už nechci] (https://meta.stackexchange.com/q/345482/303080)
@user30007: To je důvod, proč byste měli počkat 24 hodin po zveřejnění otázky, než přijmete odpověď. První odpověď není vždy nejlepší odpovědí.
@DrSheldon rozhodně bychom měli počkat, než přijmeme odpovědi, dělám to někdy dny nebo týdny. Rychlé přijetí odrazuje ostatní od zveřejňování dalších odpovědí.
@DrSheldon Je dobré, že jsem to přijal, protože nyní se třemi dobrými odpověďmi bych těžko přijal odpověď. Musel bych udělat loterii nebo tak něco.
AilissrifxCMT sry for OT: https://en.wikipedia.org/wiki/Secretary_problem
@CallMeTom Co je OT? Nechápu, za co se omlouváte.
Zkratka pro „mimo téma“
@CallMeTom Kde jste byli mimo téma? I kdybyste byli, nemusíte se omlouvat.
@user30007 Myslím, že to jen znamená, že komentář, i když na téma, pokud jde o váš komentář o „udělejte loterii nebo něco“, nesouvisí přímo s příspěvkem, a technicky bychom měli psát pouze komentáře přímo související s příspěvkem, pod kterým objevit. Je to tedy „promiň, udělal jsem komentář, který přímo nesouvisí s touto odpovědí“, ale pravděpodobně to není příliš vážné „promiň“ :-)
PearsonArtPhoto
2020-04-21 00:06:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nejprve je datum 2091 založeno na staré sadě orbitálních předpovědí, příště, kdy bude blízko Země, bude ve skutečnosti rok 2047. Další informace najdete v článku , který jsem napsal pro Ars Technica.

Abyste mohli obíhat kolem Země, museli byste mít zvlášť blízký průlet kolem Měsíce, který změnil orbitální energii právě tak, aby obíhal kolem Země na velmi nestabilní oběžné dráze. Abychom zasáhli Zemi, muselo by to být asi 100 km od Země, dostatečně blízko, kde by to atmosféra začala zpomalovat, a opravdu více než 80 km.

Nevím přesně, jak blízko by to muselo projít kolem Měsíce, ale hádám, že opravdu blízko, pokud to chcete udělat najednou, nebo o něco méně, ale vícekrát.

`+ 1` za směrodatnou a dobře získanou odpověď! ;-)
Možná bych vám měl říci, že rok 2091 je datum, kdy se Tesla ze všech předpovězených blízkých setkání dostane nejblíže k Zemi. Nevím, jestli je to zastaralá hodnota.
Je to opravdu zastaralé. Z paměti, která je založena na 6. sadě efemerid, ale s použitím nejnovější (10.) se to neobjeví.


Tyto otázky a odpovědi byly automaticky přeloženy z anglického jazyka.Původní obsah je k dispozici na webu stackexchange, za který děkujeme za licenci cc by-sa 4.0, pod kterou je distribuován.
Loading...