गुरुत्वाकर्षण मदद करता है: मुफ्त स्लिंगशॉट

1977 में दो वॉयेजर अंतरिक्ष यान पृथ्वी को एक ऐसे मार्ग पर छोड़ गए, जो बृहस्पति, शनि, यूरेनस और नेपच्यून की दुर्लभ पंक्तिबद्धता का उपयोग करता है, जो हर 175 साल या उससे अधिक समय में एक बार होता है। प्रत्येक ग्रह ने अपना रास्ता मोड़ा और उन्हें तेजी से आगे बढ़ाया। इन मुफ्त बूस्ट के बिना, वॉयेजर 2 नेप्च्यून तक बारह वर्षों में कभी नहीं पहुंचा था।

इसका अर्थ यह नहीं है कि पृथ्वी पर कोई ऊर्जा नहीं है। इसकी गति को नियंत्रित करता है।

देखो

एक टेनिस गेंद को चलती हुई ट्रेन के सामने फेंकने की कल्पना करें। इसका कारण यह है कि जब ट्रेन आगे बढ़ती है तो वह पीछे की ओर धकेल दी जाती है। एक गुरुत्वाकर्षण सहायक एक ही विचार है, टक्कर के बजाय गुरुत्वाकर्षण के साथ:

1. ग्रह से देखा गया, अंतरिक्ष यान में गिरता है, स्विंग्स राउंड और पर बाहर चढ़ता है बिल्कुल वही गति यह के साथ आया. केवल दिशा बदलती है.
2. सूरज से देखा गया, ग्रह स्वयं कई किमी / सेकंड की गति से चल रहा है। इस गति को अंतरिक्ष यान के फ्लाईबाय से पहले और बाद में जोड़ें: क्योंकि दिशा बदल गई है, इसके बाद कुल गति बहुत अधिक हो सकती है।

ग्रह के पीछे से गुजरना, ग्रह के बादल में, गति जोड़ता है। पहले से गुजरना इसे दूर ले जाता है; इसी तरह मेसेंजर बुध तक पहुंचने में धीमा हो गया।

समझा

उदाहरण में, अंतरिक्ष यान बृहस्पति का v∞ = 7.5 किमी/सेकंड पर निकटता से सामना करता है और केंद्र से5बृहस्पति त्रिज्या पार करता है। अतिपरवलय इस दिशा में झुकता है

δ =2arcsin( 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. बृहस्पति की कक्षीय गति जोड़ रहा है (13.1 किमी/ सेकण्ड):

• इससे पहले: 7.6 किमी/ सेकण्ड सूरज के संबंध में.
• इसके बाद: सूरज के सापेक्ष लगभग 19.9 किमी/से।

इसकी गति 12 किमी/सेकंड से अधिक थी और इसमें कोई इंजन नहीं था। बृहस्पति, 10²⁴ गुना भारी, उसी गति को खो दिया और मापने के लिए कभी भी बहुत छोटी मात्रा में धीमा हो गया।

मास्टर

सूर्यकेन्द्रीय गति का सबसे बड़ा संभव परिवर्तन2v∞ sin (δ/2) है, जो तब प्राप्त होता है जब आने वाली और जाने वाली सापेक्ष गतियां ग्रह की गति के बारे में सममित रूप से रखी जाती हैं। पास जितना निकट होता है (छोटा r_p) और ग्रह जितना अधिक विशाल होता है, δ उतना ही बड़ा हो सकता है, ग्रह के वातावरण या त्रिज्या द्वारा निर्धारित सीमा तक।

गुरुत्वाकर्षण सहायता तीन-अवयव समस्या में कक्षा ऊर्जा का हस्तांतरण है: ग्रह के फ्रेम में ऊर्जा संरक्षित होती है; सूर्य के फ्रेम में अंतरिक्ष यान की ऊर्जा Δ = v_planet · Δv_rel द्वारा बदलती है। मिशन डिजाइनर उन्हें श्रृंखलाबद्ध करते हैं (कैसिनी: शुक्र, शुक्र, पृथ्वी, बृहस्पति) और छोटे शक्तियुक्त फ्लाईबाय जोड़ते हैं जहां निकटतम दृष्टिकोण पर एक जलन ओबेर्थ प्रभाव से लाभान्वित होती है।