Гравитация жардам берет: эркин слингшоу

1977-жылы эки Voyager космостук аппараты Юпитерди, Сатурнды, Урандан жана Нептундун ар бир 175 жылда бир жолу болуп турган сейрек кездешүүчү тууралашуусун колдонгон жол менен Жерди таштап кетишти. Ар бир планета өз жолун бурулуп, аларды тездетип ыргытып жиберди. Without those free boosts, Voyager 2 could never have reached Neptune in twelve years.

Планета энергияны бөлүшпөйт. Ал сиздерге кыймылын берет.

Көрүнүш

Жүргөн поезддин алдынан теннис топу ташталганын ойлоп көрүңүз. Ал ташталгандан кийин тез эле кайра кайтат, анткени поезд ага карай бара жаткан. Гравитациялык жардам - бул ошол эле идея, бирок кагылышуу ордуна гравитация менен:

1. Планетадан каралганда, космостук аппарат кирип, айланып чыгып, түз эле ошол ылдамдыкта келип чыгат. Жүрүшү гана өзгөрөт.
2. Күндөн караган учурда, планета өзү бир нече км/с ылдамдыкта кыймылдайт. Бул кыймылды космостук аппараттын учуудан мурунку жана андан кийинки кыймылына кошуу: багыт өзгөргөндүктөн, жалпы ылдамдыгы андан кийин көпкө чейин жогорулайт.

планетанын артынан өтүү, планетанын артынан өтүү, ылдамдыгын көбөйтөт. бөлүштүрүү аны алып салат; ошондуктан Messenger Меркурийге жеткенде ылдамдыгын азайтат.

_Уккандай бол

Мисалы, космос аппараты Юпитерге v∞ = 7.5 км/с ылдамдыкта жакындап келип, борбордон 5 радиус Юпитердик аралыкты басып өтөт. Гипербола багытын төмөнкүчө бурат

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

μ_Jupiter = 1.267 × 10⁸ км³/с², e = 1.16 жана айлануу убактысы болжол менен 119 градус. Юпитердин орбиталык ылдамдыгын кошуу (13,1 км/с):

• Алгач: Күнгө карата болжол менен 7.6 км/с.
• Андан кийин: Күнгө карата болжол менен 19.9 км/с.

Космостук аппарат 12 км/с ылдамдыкка жетишти, бирок двигатель иштебей калды. Jupiter, 10²⁴ times heavier, lost the same momentum and slowed by an amount far too small ever to measure.

_Мастер

Гелиоцентрдик ылдамдыктын эң чоң мүмкүн болгон өзгөрүшү 2 v∞ sin(δ/2) болуп саналат, ал кирген жана чыккан относительное ылдамдыгы планетанын ылдамдыгына карата симетриялуу жайгаштырылганда жетишилет. Проход немного ближе (меньший r_p) и планета массивнее, то δ может быть больше, до предела, установленного атмосферой или радиусом планеты.

Гравитациялык жардамдар үч дененин проблемасында орбиталдык энергиянын өткөрүлүшү: планетанын рамкасында энергия сакталат; Күндүн рамкасында космостук аппараттын энергиясы Де = v_planet · Δv_rel менен өзгөрөт. Миссиянын дизайнерлери аларды (Кассини: Венера, Венера, Жер, Юпитер) бириктирип жана кичинекей кубатталган учууларды кошуп, эң жакындашуудагы өрттүн эффектинен пайда алышат.