Painovoima auttaa: vapaa ritsa

Vuonna 1977 kaksi Voyager-avaruusalusta lähti Maasta reitillä, joka käyttää harvinaista Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunus-planeettojen liitosta, joka tapahtuu kerran noin 175 vuodessa. Jokainen planeetta taivutti heidän polkuaan ja syöksi heidät eteenpäin nopeammin. Ilman näitä ilmaisia tehosteita Voyager 2 ei olisi koskaan päässyt Neptunukseen kahteentoista vuoteen.

Planeetta ei anna energiaa pois. Se antaa sinulle liikkeen.

Katso.

Kuvittele, että tennispallo heitetään liikkuvan junan eteen. Se pomppii takaisin nopeammin kuin se heitettiin, koska juna oli liikkumassa sitä kohti. Painovoiman apu on sama idea, painovoima törmäyksen sijaan:

1. Näkymä planeetalta, avaruusalus putoaa sisään, heiluu ympäri ja kiipeää ulos Täsmälleen sama nopeus Se tuli mukana. Vain suunta muuttuu.
2. Auringosta katsottuna planeetta itse liikkuu useiden kilometrien sekunnissa. Lisää tämä avaruusaluksen liike ennen ja jälkeen ohilennon: koska suunta muuttui, kokonaisnopeus voi olla paljon suurempi sen jälkeen.

Planeetan takana kulkeminen, planeetan jäljissä, lisää nopeutta. Syöttö Edessä on Se vie sen pois; niin Messenger hidastui päästäkseen Merkuriukseen.

Ymmärrän.

In the example, the spacecraft approaches Jupiter at v∞ = 7.5 km/s and passes 5 Jupiter radii from the centre. Hyperboli taivuttaa suuntaansa

δ = 2 arcsin(1/e),   e = 1 + r_p v∞² / μ

With μ_Jupiter = 1.267 × 10⁸ km³/s², e = 1.16 and the turn is about 119 degrees. Lisäämällä Jupiterin kiertoradan nopeus (13,1 km/s):

• Before: about 7.6 km/s relative to the Sun.
• After: about 19.9 km/s relative to the Sun.

Avaruusalus saavutti yli 12 km/s:n nopeuden ilman, että moottori käynnistyi. Jupiter, 10²⁴ times heavier, lost the same momentum and slowed by an amount far too small ever to measure.

Mestari.

Suurin mahdollinen muutos heliosentrisessä nopeudessa on 2 v∞ sin(δ/2), joka saavutetaan, kun saapuvat ja lähtevät suhteelliset nopeudet ovat symmetrisiä planeetan nopeuden kanssa. Mitä lähempänä ohitusta (pienempi r_p) ja mitä massiivisempi planeetta on, sitä suurempi δ voi olla, kunnes planeetan ilmakehä tai säde asettaa rajan.

Gravitaatioavusteet ovat kiertoradalla olevan energian siirto kolmen kappaleen ongelmassa: planeetan kehysenergia säilyy, Auringon kehysenergia muuttuu Δ = v_planeetta · Δv_rel. Lennon suunnittelijat ketjuttavat ne (Cassini: Venus, Venus, Maa, Jupiter) ja lisäävät pieniä moottorikäyttöiset lennähdykset Lähimmän lähestymisen aikaan tapahtuva palaminen hyötyy Oberthin ilmiöstä.