地轉偏向力對火箭發射有什麼影響?

剛剛看神10發射,酒泉發射中心,西昌發射中心都在緯度相對較高的地方,而像美國的休斯敦則在緯度較低的地方。這是地轉偏向力對火箭的影響嗎?是怎樣影響的?


謝邀。由於問題較為複雜且離個人專業較遠,所以上班查了點資料並請教了彈道的同事後才來作答。

首先關於地轉偏向力定義請自行維基或百度。

接下來肯定的說,地轉偏向力會對火箭的彈道設計、運載能力和射向等產生影響。

從力學角度分析,地球自轉使火箭受到牽連慣性力和柯氏慣性力的影響,其中牽連力可認為是離心力,柯氏慣性力同時垂直於地球自轉方向和火箭相對於地球的速度方向,因此兩者對火箭彈道將產生不可忽略的影響。

若地球沒有自轉,則可認為火箭相對於地球的彈道就是相對於慣性空間的彈道,而有效載荷的入軌要求正是在慣性空間內描述的;若考慮地球自轉,則相對於地球來說,火箭的受力將有所變化,火箭相對於地球的彈道與相對於慣性空間的彈道不一致,為了達到相同的有效載荷入軌約束,就要調整射向(即與地球不自轉情況下射向不一樣)

另一方面,火箭由於初始時刻與地球固連,因地球自轉而具有初始牽連速度。若射向與地球自轉方向相同,則相當於有一個初始速度,在有效載荷入軌速度要求一致的情況下,將節省推進劑,有利於提高運載能力;反之,若射向與地球自轉相反,則火箭需要額外克服此初始速度,需要消耗更多推進劑,因而運載能力有所降低。

越靠近低緯度,火箭獲得的初始速度越大,對運載能力影響也越大。因此,從優選的角度來說將發射場選在靠近赤道的地方,對於向東發射的任務(gto、探月等)將有利於運載能力提升。之前由於各方面原因未在海南規劃發射場,現在已經在建,新一代cz-5運載火箭將在此發射。


影響需要看怎麼判斷這件事
地轉偏向力,其實不是一種力,而是慣性,只是由於在地面活動,相對於地面而言,看起來像是一種力使物體運動時,有轉彎的趨勢(北半球就是往右偏了)。
在火箭發射層面,火箭一旦起飛。模型可以簡化為兩個獨立的運動系統,一個是靜止的火箭彈道,一個是自轉的地球,火箭達到彈道上的某個點花費了多少時間,可以換算出地球轉過了多少角度,在地球表面的投影上就可以畫出所謂地磚偏向力了。

選址西昌、酒泉更多是為了當年保密和軍事安全的需要。和地轉偏向力關係不大,主要是浪費燃料


科里奧利力,由非慣性效應引起.
近視認為地心J2000為慣性系,考慮火箭位置在不同標架下的矢量描述,r1為慣性系下,r3為地固系(例如WGS84)下,r2為地固系原點在地心J2000下的矢量表述,
r1=r2+A*r3
記, v=dr/dt,a=dv/dt,w=(dA/dt)/A,e=(dw/dt)/A
得到,
v1=v2+w*A*r3+A*v3 a1=a2+e*A*r3+2*w*A*v3+A*a3
其中,A為旋轉矩陣,w為轉動速度張量,e為轉動加速度張量.
等式右邊第三項2*w*A*v3,即為科氏力項.這就是運動影響(真實運動還需考慮空氣動力學等方面的影響).
當然,如果是深空探測,近視慣性系一般取在日心,例如日心J2000,更嚴格的為ICRS.

另外,低緯度發射除了利用地球自轉速度提供發射能量外,還為了減少航天器向赤道平面變軌所消耗的能量(詳見地球同步軌道).悲劇的俄羅斯.


省燃料。


地轉偏向力就是柯氏慣性力,與火箭發射沒啥關係。
發射場選址的決定因素是緯度。緯度低的發射場在發射地球同步軌道(GEO)衛星時在性價比具有很大優勢。因為處於緯度x的發射場,其可以直接送達的最小傾角軌道就是x傾角軌道,如果衛星的期望軌道傾角小於x,就需要額外的燃料來改變軌道傾角,而且這一額外的燃料消耗還很可觀,所以如果要發射0度傾角的GEO衛星,最理想的發射地點就是赤道上。但不是誰都能在赤道上有塊地,退而求其次,可以選擇低緯度地點作為發射場。所以在過去和現在,我國的GEO衛星都是在緯度更低的西昌發射的(相比於酒泉和太原),當海南文昌發射場建好後,GEO衛星發射任務將改由文昌發射場執行。緯度高的發射場在發射太陽同步軌道衛星時更有優勢。因為太陽同步軌道(SSO)衛星是逆軌衛星,地球自轉產生的牽連速度對SSO衛星發射的作用時負的,而緯度越高這一負面作用越小。但事實上,這一負面作用其實並不是很大,所以借力於地球實在是比較次要的事,能多借點當然好,借不到也無傷大雅。
此外,作為發射場還要考慮的一個關鍵因素是其周邊的空曠度。目前的火箭都是多級火箭(一般為2~4級),多級火箭在飛行過程中會逐漸拋離其子級。被拋離的子級將掉落在火箭飛行軌跡經過的地面上,其掉落地點與發射場的距離可遠至上千公里。因此,為了保證不砸到花花草草,需要保證發射場周邊儘可能空曠(其實只需在幾個固定的方向上空曠)。
再次,政治因素、交通因素也會對發射場的選址起到一定影響。


等拿下來曾母暗沙....


補充一點,酒泉晴天多,氣候好,適合發射的時間長,當然,偏僻也是原因之一。


選址於酒泉和西昌與地轉偏向力一點關係都沒有。
我們最早的衛星發射中心在酒泉,一個鳥不拉屎的地方。之所以選址在酒泉,就是因為那個地方鳥不拉屎。在荒漠中,就算是開著飛機找都找不著,更別提在當初那可是絕密。
說到這裡,稍微有點智商的人就應該明白為什麼當時選址選在鳥不拉屎的地方了吧?


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