Detail předmětu

Mechanika kosmického letu

FSI-OZ0-AAk. rok: 2025/2026

Historický úvod do kosmonautiky. Problém kosmického letu a jeho technické řešení. Základy mechaniky kosmického letu. Pasivní pohyb kosmických těles. Umělé družice. Aktivní pohyb kosmických těles. Dynamika pohybu rakety. Letové výkony nosné rakety. Manévrování na oběžné dráze. Meziplanetární lety. Návratové problémy. Vícenásobně použitelné letecko-kosmické dopravní prostředky.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Zikmund, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Letecký ústav (LÚ)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Základy vysokoškolské matematiky - diferenciální a integrální počet, obyčejné diferenciální rovnice. Základy obecné mechaniky - silové účinky na tělesa, kinematika, dynamika prostorového pohybu tělesa.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Klasifikovaný zápočet povinného předmětu se uděluje za účast a vypracování všech úloh ve cvičeních a úspěšný závěrečný test. Klasifikace dle Studijního a zkušebního řádu FSI.
Přednášky jsou nepovinné, cvičení jsou povinné. Náhrada formou individuálně zadávané a doporučené literatury k samostudiu.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty s progresivně se rozvíjejícím oborem technické činnosti v oblasti letecko-kosmických dopravních prostředků a hlavními problémy kosmických letů.
Osvojení si základních principů mechaniky kosmického letu. Základní teoretické poznatky o letecko-kosmické technice (nosné rakety, vesmírné sondy a stanice).

Základní literatura

Carrou, J.- P.(editor). Spaceflight Dynamics, Part I,II, Toulouse: Cépadues-Éditions, 1995. 1966 s. ISBN 2-85428-378-3. (překlad z francouzštiny).
Curtis, H.D. Orbital mechanics for engineering students, Oxford: Elsevier, 2007, 673 str. ISBN 978-0-7506-6169-0.
Daněk, V. Mechanika kosmického letu. 2.vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 2020. 310 s. ISBN 978-80-7623-041-5. (CS)
Space Mission Design and Operations. EdX.org [online]. [cit. 2021-03-04]. Dostupné z: https://www.edx.org/course/space-mission-design-and-operations?index=product&queryID=88da87b7080f35344f04f26f5f4bf894&position=1 (EN)

Doporučená literatura

Carrou, J.- P.(editor). Spaceflight Dynamics, Part I,II, Toulouse: Cépadues-Éditions, 1995. 1966 s. ISBN 2-85428-378-3. (překlad z francouzštiny).
Curtis, H.D. Orbital mechanics for engineering students, Oxford: Elsevier, 2007, 673 str. ISBN 978-0-7506-6169-0.
Daněk, V. Mechanika kosmického letu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 2018. 306 s. ISBN 978-80-7204-984-4.
Kolář,J. Základy kosmonautiky (skripta). Praha: Vydavatelství ČVUT Praha, 1972. 147 s.
Lála,P.- Vítek,A. Malá encyklopedie kosmonautiky, Praha: Mladá fronta, 1982. 392 s.
Levantovskij,V.I. Mechanika kosmičeskogo poleta v elementarnom izloženii, 2.vyd., opravené a doplněné. Moskva: Nauka, 1974. 487 s.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-AST-A magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPA-SAP magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Zikmund, Ph.D.

Osnova

1. Historický úvod do kosmonautiky. Počátky vývoje raketové techniky.
2. Základní problémy kosmického letu a jeho technické řešení.
3. Definice a rozdělení kosmických letadel. Souřadnicové soustavy používané v mechanice kosmického letu.
4. Pasivní pohyb v centrálním gravitačním poli. Keplerovy zákony.
5. Poloha a rychlost kosmického tělesa na oběžné dráze. Integrál energie.
6. Popis orbitální dráhy. Elementy dráhy.
7. Aktivní pohyb kosmických těles. Dynamika pohybu rakety.
8. Letové výkony nosné rakety. Specifický impuls.
9. Vypuštění umělé družice Země. Charakteristické kosmické rychlosti.
10. Manévrování na orbitální dráze. Aktivní, řízený pohyb kosmických těles.
11. Setkávání kosmických letadel na oběžné dráze.
12. Lety na jiná nebeská tělesa. Meziplanetární lety.
13. Návratové problémy.

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Zikmund, Ph.D.

Osnova

1. Výpočty základních parametrů oběžné dráhy v centrálním gravitačním poli.
2. Časový průběh pohybu kosmického tělesa - řešení Keplerovy rovnice.
3. Výpočet polohy a rychlosti tělesa v perifokální souřadnicové soustavě.
4. Výpočet polohy a rychlosti pomocí Lagrangeových koeficientů.
5. Poloha a rychlost kosmického tělesa na dráze v prostoru.
6. Transformace mezi geocentrickou a perifokální souřadnicovou soustavou.
7. Stanovení elementů oběžné dráhy ze stavového vektoru.
8. Výpočet polohy tělesa v topocentrické horizontální souřad. soustavě.
9. Letové výkony jednostupňové a vícestupňové rakety při vertikálním vzletu.
10. Koplanární změny oběžné dráhy a změna sklonu oběžné dráhy.
11. Výpočet obecné přechodové dráhy mezi dvěma kruhovými dráhami.
12. Hohmannova přechodová dráha.
13. Bieliptická přechodová dráha.