ยานอวกาศและดาวเทียมมักใช้เพื่อโคจรรอบวัตถุท้องฟ้า ไม่ว่าจะเป็นดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล หรือตัวโลกเอง แต่วงโคจรทั้งหมดไม่เหมือนกัน วงโคจรที่ระดับความสูงต่ำต้องใช้ความเร็วและการใช้พลังงานที่แตกต่างจากวงโคจรที่ระดับความสูงสูง เมื่อวัตถุโคจรที่ระดับความสูงที่กำหนด กฎความเฉื่อยทำให้ง่ายต่อการรักษาวงโคจรนั้นไว้ แต่การเปลี่ยนระดับความสูงของวงโคจรค่อนข้างซับซ้อน โชคดีที่นักฟิสิกส์สมัยใหม่มีวิธีที่จะทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้: การถ่ายโอน Hohmann
ข้ามไปที่มาตรา
- Hohmann Transfer คืออะไร?
- Hohmann Transfer ทำงานอย่างไร?
- Hohmann Transfer นำไปใช้กับสถานีอวกาศนานาชาติอย่างไร
- Hohmann Transfer นำไปใช้กับการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์อย่างไร?
- เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ MasterClass ของ Chris Hadfield
Chris Hadfield สอนการสำรวจอวกาศ Chris Hadfield สอนการสำรวจอวกาศ
อดีตผู้บัญชาการของสถานีอวกาศนานาชาติสอนคุณเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของการสำรวจอวกาศและสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคต
เรียนรู้เพิ่มเติม
Hohmann Transfer คืออะไร?
การถ่ายโอน Hohmann เป็นระบบการยิงจรวดที่นักฟิสิกส์ใช้ในการเคลื่อนย้ายยานอวกาศไปสู่ระดับความสูงของวงโคจรที่แตกต่างกัน เพื่อให้เข้าใจว่าการถ่ายโอน Hohmann ทำงานอย่างไร สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจหลักการที่กว้างขึ้นของกลศาสตร์การโคจร
กลศาสตร์การโคจรเป็นคำศัพท์ทางคณิตศาสตร์ที่ยานอวกาศเปลี่ยนวงโคจร สำหรับวัตถุที่อยู่ในวงโคจร ยิ่งอยู่ใกล้วัตถุที่โคจรมากเท่าไหร่ วัตถุก็จะยิ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้ใช้กับวัตถุใด ๆ ที่โคจรรอบวัตถุอื่น:
- โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์
- ดวงจันทร์โคจรรอบโลก
- ยานอวกาศที่โคจรรอบดาวเคราะห์
ในกลศาสตร์การโคจร แนวความคิดของการเร่งความเร็วและการชะลอตัวนั้นซับซ้อนและขัดกับสัญชาตญาณ ในวงโคจร การยิงเครื่องยนต์ไปข้างหน้าจะทำให้คุณก้าวไปข้างหน้าสู่วงโคจรที่สูงขึ้น ซึ่งหมายความว่าคุณช้าลงเพราะวัตถุในวงโคจรที่สูงขึ้นจะเคลื่อนที่ช้ากว่า เพื่อที่จะไปได้เร็วกว่านั้น คุณต้องลดความเร็วและตกลงไปในวงโคจรที่ต่ำกว่า
ยิ่งคุณอยู่ห่างจากโลกมากเท่าไร เอฟเฟกต์นี้จะยิ่งขยายน้อยลงเท่านั้น เมื่อคุณอยู่ห่างจากโลกมากพอ ผลสัมพัทธ์ของกลไกการโคจรจะต่ำมากจนคุณสามารถนำทางได้ราวกับว่าคุณกำลังควบคุมยานอวกาศของคุณในห้วงอวกาศ
เริ่มต้นเรื่องสั้นยังไงดี
Hohmann Transfer ทำงานอย่างไร?
การถ่ายโอน Hohmann เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการเคลื่อนย้ายยานอวกาศจากวงโคจรที่ต่ำกว่าไปยังวงโคจรที่สูงขึ้น
ในปี ค.ศ. 1920 วิศวกรชาวเยอรมัน วอลเตอร์ โฮห์มันน์ ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากนิยายวิทยาศาสตร์ ได้คำนวณวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการเคลื่อนไปสู่วงโคจรที่สูงขึ้น
วิธีการเขียนวิทยานิพนธ์ที่ดี
- การถ่ายโอน Hohmann ทำงานโดยการยิงเครื่องยนต์จรวดหนึ่งครั้ง ณ จุดหนึ่งในวงโคจรล่าง การยิงครั้งนี้จะเพิ่มพลังงานให้กับวงโคจรและขับเคลื่อนยานอวกาศให้ไกลจากโลก เปลี่ยนวงโคจรจากวงโคจรเป็นวงกลมเป็นวงโคจรรูปวงรี
- ในวงโคจรวงรีใหม่ที่ยานอวกาศอยู่ห่างจากโลกมากที่สุด ลูกเรือจะยิงเครื่องยนต์ของจรวดอีกครั้ง และวงโคจรวงรีกลับกลายเป็นวงกลม—ซึ่งอยู่ห่างจากโลกมากกว่าครั้งสุดท้าย
การถ่ายโอน Hohmann เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการถ่ายโอนวงโคจรที่ประหยัดพลังงานมากที่สุด และมีผลไม่ว่าคุณจะเดินทางไปในอวกาศไกลแค่ไหน หากยานอวกาศในวงโคจรยิงเครื่องยนต์นานพอ ในที่สุด มันก็จะบินเร็วพอที่จะบินออกไปในห้วงอวกาศ หนีจากแรงโน้มถ่วงของโลก ความเร็วนั้นเรียกว่าความเร็วหนี เป็นเพียงสแควร์รูทของ 2 หรือเร็วกว่าความเร็วของวงโคจร 41%
Chris Hadfield สอนการสำรวจอวกาศ Dr. Jane Goodall สอนการอนุรักษ์ Neil deGrasse Tyson สอนการคิดเชิงวิทยาศาสตร์และการสื่อสาร Matthew Walker สอนวิทยาศาสตร์ของการนอนหลับที่ดีขึ้นHohmann Transfer นำไปใช้กับสถานีอวกาศนานาชาติอย่างไร
การถ่ายโอน Hohmann ถูกใช้โดยลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) เนื่องจากมีอากาศเล็กน้อยรอบ ๆ ISS สถานีจึงถูกดึงกลับมายังโลกเพียงเล็กน้อยในขณะที่โคจรรอบ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกลียวเข้าไปสู่โลกอย่างต่อเนื่อง ลูกเรือบนสถานีอวกาศนานาชาติหรือ Mission Control ต้องยิงเครื่องยนต์บ่อยๆ เพื่อให้เคลื่อนที่ขึ้นสู่วงโคจรที่สูงขึ้น
Hohmann Transfer นำไปใช้กับการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์อย่างไร?
สมมติว่าคุณกำลังพยายามส่งยานอวกาศจากโลกไปยังดาวอังคาร และคุณต้องการส่งยานอวกาศดังกล่าวอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่ายานอวกาศคือ อยู่ในวงโคจรแล้ว ก่อนที่จะเปิดตัว สิ่งนี้เป็นจริงได้อย่างไร? เหตุผลก็คือยานอวกาศตั้งอยู่บนโลก และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์
ดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นกัน แต่ในระยะทางที่ไกลกว่ามาก (หรือระดับความสูงเหนือดวงอาทิตย์) นักวิทยาศาสตร์ใช้วงโคจรของโลกและดาวอังคารเพื่อสร้างสิ่งที่เรียกว่าจุดสิ้นสุดและจุดสิ้นสุด
- ขอบฟ้า (เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด) จะอยู่ห่างจากวงโคจรของโลก
- aphelion (ระยะทางที่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์) จะอยู่ห่างจากวงโคจรของดาวอังคาร
นักวิทยาศาสตร์ออกแบบวงโคจรของจรวดที่จะรวมถึง ทั้งสอง จุดพินาศ และ เอฟีเลียน กล่าวอีกนัยหนึ่ง จรวด ในวงโคจรเดียวของดวงอาทิตย์ จะตรงกับวงโคจรของโลกเมื่อเริ่มต้นการเดินทาง และจะตรงกับวงโคจรของดาวอังคารเมื่อสิ้นสุดการเดินทาง สิ่งนี้เรียกว่าวงโคจร Hohmann Transfer ส่วนเฉพาะของวงโคจรสุริยะของจรวดที่นำจากโลกไปยังดาวอังคารเรียกว่าวิถีโคจร
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสำรวจอวกาศใน MasterClass ของอดีตนักบินอวกาศ Chris Hadfield
ระดับผู้เชี่ยวชาญ
แนะนำสำหรับคุณ
ชั้นเรียนออนไลน์ที่สอนโดยจิตใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลก ขยายความรู้ของคุณในหมวดหมู่เหล่านี้
วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างสายสัมพันธ์กับคนที่คุณเพิ่งพบคือChris Hadfield Had
สอนการสำรวจอวกาศ
เรียนรู้เพิ่มเติม Dr. Jane Goodallสอนการอนุรักษ์
เรียนรู้เพิ่มเติม Neil deGrasse Tysonสอนการคิดเชิงวิทยาศาสตร์และการสื่อสาร
เรียนรู้เพิ่มเติม Matthew Walkerสอนวิทยาศาสตร์การนอนหลับที่ดีขึ้น
เรียนรู้เพิ่มเติม
