牛顿太空飞行和△V

使用工质引擎的航天器最高速度实际上是它的“△V”:它在工质(火箭燃料等)之前能够执行的最大速度变化。每一次加速或减速“花费”这个△V 的一小部分。

重要的航天器统计数据是工质驱动发动机的加速度和燃料箱对这些发动机的工质质量的△V 储备。GM 将想知道目的地有多远，以英里或AU 为单位，以及源或目的地世界的逃逸速度(以mps 为单位)和重力(以G 为单位)。

范例：氦气公主号是一艘搭载聚变炬的客轮。她目前在火星轨道上。她的燃料箱里有足够的反应质量，可以为飞船提供55个mps 的△ v 储备，而且她的聚变炬引擎有1G 的加速度。它将飞往地球，我们现在假设地球距离火星约1.5个AU。

进入太空

要想从行星上起飞并到达绕着物体的低轨道，需要一个等于行星逃逸速度80%的△V。地球轨道大约为5.6 mps。航天器的加速度必须超过重力(对地球来说是1G)，否则它必须有翅膀(在大气中)或反重力升降器。

要到达一个天体的低轨道，然后脱离轨道，摆脱它的引力，需要一个等于逃逸速度的△V。地球大约为7 mps。航天器的加速度也必须超过重力(1G，对地球来说)，或者它必须有翼(在大气中)或有反重力升降器。

已经进入低轨道的航天器使用相当于逃逸速度30%的△V 来突破轨道。离开地球轨道大约需要2 mps。

在极薄或密度较大的大气中(基本集第249页)，配备喷气发动机(或冲压火箭设计特征的工质发动机)的带翼或反重力升降机航天器需要较少的△V 来达到轨道或逃逸速度。首先只使用喷气发动机或冲压火箭计算空中速度(见空中性能，第35页);然后用时速除以3600英里(以mps 表示空中速度);然后从所需的△V 中减去这个。

如果不知道其他行星的逃逸速度，可以根据行星的质量和相对于地球的半径来确定。上面的速度乘以(Me/Re)的平方根，其中Me 是地球质量，Re 是地球半径的行星半径。

恒星和逃逸速度:太阳的逃逸速度为383 mps。对于其他恒星和残留物，如中子星或黑洞，用这个速度乘以(Ms/Rs)的平方根，其中Ms 是太阳质量的质量，Rs 是太阳半径的半径。起飞或脱离轨道所需时间:

T 是以小时为单位的时间。

dV 是总△V 要求。

A 是航天器的加速度G

范例：氦气公主正在绕火星运行，她想要突破轨道。这需要30%的火星逃逸速度。火星的逃逸速度为3.1 mps(见表)，需要0.93 mps。她将燃料罐的反应质量从55 mps 降低到54.07。她可以以1G 的速度加速，但由于她的乘客来自火星，她决定用更少的速度:0.5G，介于地球和火星之间。加速度为0.5 G 所需的时间是0.93*0.045/0.5G = 0.084小时,约5分钟。经过短暂的加速，她脱离了火星的引力!

工质引擎太空旅行

轨道机动，或航天器一旦脱离轨道，在行星际旅行时，需要加速到所需的巡航速度，在太空中滑行，然后减速到目标轨道所需的速度。

为了绘制一艘工质驱动飞船的太空旅行图，决定飞船的△V 储备中有多少将用于加速。△V 是巡航速度。然后，必须用(等量的能量减去目的地自身的逃逸速度)来减速，除非航天器要飞越或撞击目的地。

范例：氦气公主号刚刚脱离火星轨道，正在向地球加速!她的油箱里还有54.07个△V的备用燃料。导航员决定加速到巡航速度25 mps，当飞船接近地球时，再使用25 mp -2.1 mp(地球的“轨道”速度)减速。

旅行时间

整个旅行时间分为加速、巡航和减速步骤。1. 加速时间首先，确定飞船加速到预期巡航△V 所需的时间。这是加速时间。

T 是以小时为单位的时间。

dV 是加速和减速所需的△V。

A 是航天器的加速度G。

飞船通常会花同样的时间减速。

范例:氦气公主以加速度0.5G 和想要达到25 mps,花25*0.0455/0.5 = 2.3小时在火星附近加速到巡航速度。在这个过程中，居住者体验到地球重力加速度的一半。在航行的另一端，飞船需要同时减速。

2. 升压行程在短途旅行中，另一个重要的复杂因素是在旅行的加速和减速阶段所走的距离。

T 是按小时计算的加速度时间。A 是加速度G，cD 是恒定加速度下的运动距离AU。通常最简单的假设是减速距离是相同的:两倍距离。

范例：氦气公主以0.5G 加速度花2.3小时加速,她经过2.320.50.00042 =0.0011AU。我们将其加倍来包括减速燃烧，为0.0022AU。

3.巡航时间

如果在加减速阶段所走的距离小于到目的地的总距离，航天器也将花费滑行时间。滑行时间(在失重状态下，除非飞船有自旋重力或人造重力发生器)按以下公式计算:

滑行时间花费（天）=tD*1076/dV。

tD 是到达目的地的距离，单位是天文单位(AU)，减去升压(加速和减速)过程中所走的距离。

dV 是巡航△V 的mps 值。

范例：从火星到地球的距离是1.5AU。氦气公主已经旅行了0.0022 AU 而提高和减速25mps,因此需要花费时间在在零重力滑行期间:(1.5 -0.0022)*1076/25 = 64.46天。

特殊情况：工质收集器

使用工质驱动的航天器可以使用由工质收集器提供的反应质量，它们可以像无工质驱动一样飞行。然而，它们通常首先需要正常加速到工质收集器速度(1800 mps 或更多)!

边栏：工质引擎的连续加速

一个具有足够△ V 的工质驱动容器可以加速到中点，然后转弯，然后减速，一路推进，就像一个无工质驱动飞船:

△V(mps)要求=(距离AU /加速度G)的平方根1482加速度G。航行时间(小时)=△V /(21.8*加速度)。

边栏：行星际转移轨道

行星和其他天体不会静止不动。我们可以仔细安排星际旅行的时间，这样两颗行星自己的轨道就可以提供大部分必要的△V。准确的旅行时间将取决于一年中的时间。然而，你可以利用两个行星或其他天体的轨道速度和轨道周期来估计它们之间典型的低能量转移轨道的统计数据。太阳系旅行表(第37页)显示了我们太阳系中行星的数值。

转移轨道涉及到的机动需要△V 等于两颗行星轨道速度的差值(以mps 为单位)。使用工质驱动旅行规则的第一步来找出机动所花费的时间。

这次旅行的大部分时间都是在低能轨道上漂流。要知道这个过程需要多长时间，将起点和终点的轨道周期(以地球年为单位)相加，除以4得到以年为单位的旅行时间。乘以365天。