Immagino che tu stia parlando della manovra “Flip And Burn”.
In realtà quando si vede una navetta col motore davanti che sembra trainarla, non la sta spingendo, la sta FRENANDO. L’Epstein Drive usato in The Expanse, infatti, è una modifica di un vecchio motore a fusione, che oltre a ottimizzarne in consumi, riesce a spingerlo fino a 15G.
Ma si tratta di una accelerazione, non di una velocità. Ovviamente per andare da un punto A ad un punto B, poter avere una rampa di accelerazione molto ripida, significa arrivare molto prima alla velocità massima, e quindi ridurre il tempo di percorrenza totale. Però se non ti vuoi schiantare contro l’obiettivo, devi anche decelerare poi.
Ecco perché in genere le navette con Epstein Drive seguono una curva di velocità quasi triangolare, dove nella prima meta’ accelerano ininterrottamente, poi a meta’ del percorso si girano, rivolgono il motore in avanti, lo riaccendono (”Flip and Burn”), e decelerano ininterrottamente fino a tornare alla velocità di manovra.
In realtà ho detto “quasi” per due motivi. Il primo è che la forma triangolare della rampa dipende dipende dalle distanze da percorre. Se sono sufficientemente lunghe da permettere un certo tempo intermedio alla velocità massima, la navetta, raggiunto quel punto, SPEGNE il motore, e continua per un tratto alla velocità (costante) già raggiunta. In tal caso il profilo assume una forma trapezoidale.
Il secondo motivo è che anche se la rampa triangolare/trapezoidale ha una efficienza maggiore, in termini di tempo di percorrenza, spesso le brusche variazioni di accelerazione nei punti di spigolo della curva, sono dannose sia per gli umani a bordo, sia per il motore stesso e per la navetta, in termini di sollecitazioni meccaniche (come si vede nel video sopra). Per ridurre questi “strappi” (non a caso la derivata dell’accelerazione si chiama jerk), viene introdotto un profilo a S, dove il triangolo o il trapezio risultano leggermente “stondati” alle estremità. Questa stondatura sono tratti a jerk costante, ovvero ad accelerazione variabile in modo lineare.
Detto questo, non entro nel merito degli effetti dei 15G sul corpo umano, delle contromisure che prendono in The Expanse, e nemmeno del fatto che tali navette in realtà, in condizioni normali, non superano quasi mai 1G di accelerazione.
In ogni caso il principio non cambia: se acceleri per raggiungere una certa velocità, devi decelerare per tornare alla velocità di partenza. E per decelerare devi girare la navetta, e accendere i motori in direzione opposta a quella di avanzamento.
La Simens fa gli Epstein drive? Non lo sapevo…
La Siemens è come il prezzemolo, la trovi dappertutto 😀
Comunque, chiarisco un altro paio di cose, che mi sembra di essere stato molto superficiale:
1) Nel caso della
rampa trapezoidale, la velocità massima di cui parlavo non è data
da limiti fisici della navetta, ma soltanto, banalmente, dalla
quantità di carburante a disposizione. Si consuma carburante solo in
fase di accelerazione e decelerazione, si può portare a bordo solo
una quantità finita di carburante, ergo le fasi di accelerazione e
decelerazione possono avere solo una durata di tempo finita, e
coprire quindi solo fino a una certa distanza. Tutto lo spazio in eccesso
viene percorso a motore spento, a velocità massima, costante.
2) Io ho
semplificato molto parlando di rampa a S, ma in realtà di profili di
accelerazione ce ne sono tantissimi. Sono tutti meno efficienti di un
profilo trapezoidale puro, ma sono anche tutti più morbidi,
sollecitano meno la navetta, sono più tollerabili dalle persone a
bordo, e rendono più progressivo lo sforzo al quale vengono
sottoposti i motori. Vediamo qualche altro esempio.
Profilo cubico: in
questo caso si intende cubico in spazio, quindi quadratico in
velocità. La curva assume la forma di una parabola, ha una curvatura
più dolce nel punto centrale, ma ha ancora una botta d’accelerazione mostruosa all’inizio e alla fine.
Profilo polinomiale
di quinto grado: in questo caso la curva assume una forma a campana
di quarto grado, rimanendo cubica in accelerazione, e quindi quadratica nel jerk. E’ piu smooth in tutto e per tutto rispetto a
una cubica in spazio, ma come vedete dalla forma, a parità di tempo
e velocità massima, l’area sotto la campana e’ minore rispetto all’area sotto al trapezio, per cui
lo spazio percorso (l’integrale della velocità è lo spazio)
sarà minore. Ci si mette di più, insomma.
Profilo cicloidale,
(detto anche curva Seno): in questo caso sia velocità che
accelerazione e jerk seguono una curva a seno/coseno. Una via di
mezzo tra i due profili precedenti, diciamo.
E niente vabbe’,
la smetto che mi sto facendo prendere troppo la mano 😀 Vi risparmio
le traiettorie armoniche, quelle per sviluppo da serie di Fourier,
quelle composte ad accelerazioni multiple, e tutte le altre 😀
(Non so se si nota che oggi ero al seggio, e domani dovro’ fare altrettanto. Tutto il giorno con un branco di peorai che parlano solo di pallone e pettegolezzi del paese, a spiegare ai vecchi che non devono buttare la matita nell’urna e che devono piegarla, la scheda. Sto cercando di prepararmi psicologicamente.)
Immagino che tu stia parlando della manovra “Flip And Burn”.
In realtà quando si vede una navetta col motore davanti che sembra trainarla, non la sta spingendo, la sta FRENANDO. L’Epstein Drive usato in The Expanse, infatti, è una modifica di un vecchio motore a fusione, che oltre a ottimizzarne in consumi, riesce a spingerlo fino a 15G.
Ma si tratta di una accelerazione, non di una velocità. Ovviamente per andare da un punto A ad un punto B, poter avere una rampa di accelerazione molto ripida, significa arrivare molto prima alla velocità massima, e quindi ridurre il tempo di percorrenza totale. Però se non ti vuoi schiantare contro l’obiettivo, devi anche decelerare poi.
Ecco perché in genere le navette con Epstein Drive seguono una curva di velocità quasi triangolare, dove nella prima meta’ accelerano ininterrottamente, poi a meta’ del percorso si girano, rivolgono il motore in avanti, lo riaccendono (”Flip and Burn”), e decelerano ininterrottamente fino a tornare alla velocità di manovra.
In realtà ho detto “quasi” per due motivi. Il primo è che la forma triangolare della rampa dipende dipende dalle distanze da percorre. Se sono sufficientemente lunghe da permettere un certo tempo intermedio alla velocità massima, la navetta, raggiunto quel punto, SPEGNE il motore, e continua per un tratto alla velocità (costante) già raggiunta. In tal caso il profilo assume una forma trapezoidale.
Il secondo motivo è che anche se la rampa triangolare/trapezoidale ha una efficienza maggiore, in termini di tempo di percorrenza, spesso le brusche variazioni di accelerazione nei punti di spigolo della curva, sono dannose sia per gli umani a bordo, sia per il motore stesso e per la navetta, in termini di sollecitazioni meccaniche (come si vede nel video sopra). Per ridurre questi “strappi” (non a caso la derivata dell’accelerazione si chiama jerk), viene introdotto un profilo a S, dove il triangolo o il trapezio risultano leggermente “stondati” alle estremità. Questa stondatura sono tratti a jerk costante, ovvero ad accelerazione variabile in modo lineare.
Detto questo, non entro nel merito degli effetti dei 15G sul corpo umano, delle contromisure che prendono in The Expanse, e nemmeno del fatto che tali navette in realtà, in condizioni normali, non superano quasi mai 1G di accelerazione.
In ogni caso il principio non cambia: se acceleri per raggiungere una certa velocità, devi decelerare per tornare alla velocità di partenza. E per decelerare devi girare la navetta, e accendere i motori in direzione opposta a quella di avanzamento.
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