
CONTENTS 3
4 Rocket Launch aspects 38
4.1 Efficiency of delivering energy to payload . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2 Rocket Launch with pitch angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3 Flight path angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.4 Angle of attack and aerodynamic forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.5 Dynamic pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5 Evolution of the flight speed and path angle 48
5.1 Gravity turn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2 Path angle evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3 Uniformly changing path angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.4 Orbital injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.5 Actual launch trajectory: Ariane 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.6 Actual launch trajectory: Pegasus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6 Orbits and spaceflight 60
6.1 Elliptical transfer orbit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
6.2 Energetic considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
6.3 Orbital transfer fuel requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.4 Orbital transfer to a moving target . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
7 Gravity assist or slingshot 74
7.1 Gravity acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
7.2 Gravity deceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
7.3 Example: Pioneer 10 encounter with Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Exploring Planetary Systems II