ບົດຮຽນນີ້ໄດ້ຂຽນໂດຍສະມາຊິກຂອງກຸ່ມ Local Solar System Foundation ແລະສາມາດປັບປຸງໄດ້ໂດຍຜູ້ກວດສອບທີ່ມີຄຸນສົມບັດ. ທ່ານມີຄວາມຮູ້ໃນຫົວຂໍ້ນີ້ບໍ? ແນະນຳການແກ້ໄຂ
ໃນ 1977 ສອງ Voyager ຍານອະວະກາດອອກຈາກໂລກໃນເສັ້ນທາງທີ່ໃຊ້ການວາງເດີມພັນທີ່ຫາຍາກຂອງ Jupiter, Saturn, Uranus ແລະ Neptune, ເຊິ່ງເກີດຂື້ນທຸກໆ 175 ປີຫຼືດັ່ງນັ້ນ. ທຸກໆດາວເຄາະບິດເສັ້ນທາງຂອງພວກເຂົາ ແລະ ປ່ອຍໃຫ້ພວກເຂົາໄປຂ້າງໜ້າຢ່າງໄວວາ. Without those free boosts, Voyager 2 could never have reached Neptune in twelve years.
ໂລກບໍ່ໄດ້ສົ່ງພະລັງອອກໄປ ມັນໃຫ້ການເຄື່ອນໄຫວກັບທ່ານ.
ເບິ່ງ
ຄິດເຖິງບານເຕະທີ່ຖືກໂຍນໄປທາງໜ້າລົດໄຟທີ່ແລ່ນຢູ່. ມັນຈະກັບຄືນມາໄວກວ່າທີ່ມັນຖືກໂຍນ, ຍ້ອນວ່າລົດໄຟໄດ້ເຄື່ອນໄຫວໄປຫາມັນ. ການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງແຮງດຶງດູດ ແມ່ນແນວຄິດດຽວກັນ, ດ້ວຍແຮງດຶງດູດ ແທນທີ່ຈະເປັນການແຊກແຊງ:
- ເບິ່ງຈາກດາວທຽມ, ຍານອະວະກາດຕົກລົງ, ຫັນໄປມາ ແລະ ຂຶ້ນໄປໃນ ຄວາມໄວທີ່ມັນເຂົ້າມາດ້ວຍ. ມີແຕ່ທິດທາງທີ່ປ່ຽນແປງ
- ເບິ່ງຈາກດວງອາທິດ, ໂລກເອງກໍເຄື່ອນຍ້າຍດ້ວຍຄວາມໄວຫຼາຍກິໂລແມັດຕໍ່ວິນາທີ. ເພີ່ມການເຄື່ອນຍ້າຍນັ້ນໃສ່ກ່ອນ ແລະ ຫຼັງຈາກການບິນຜ່ານຂອງຍານອາວະກາດ: ຍ້ອນວ່າທິດທາງໄດ້ປ່ຽນແປງ, ຄວາມໄວລວມຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນຫຼາຍຫຼັງຈາກນັ້ນ.
ການຜ່ານ ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງ ຂອງດາວເຄາະ, ໃນລົມພາຍຸຂອງດາວເຄາະ, ຈະເພີ່ມຄວາມໄວ. ການຜ່ານ ຢູ່ໜ້າ ຈະເອົາມັນໄປ; ນັ້ນຄືວິທີທີ່ Messenger ໄດ້ຊ້າລົງເພື່ອໄປຮອດດວງຈັນ.
ເຂົ້າໃຈ
ໃນຕົວຢ່າງນີ້, ຍານອະວະກາດຈະເຂົ້າໃກ້ດາວພະຫັດທີ່ v∞ =7.5 km/ s ແລະຜ່ານ5ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງດວງພະຫັດຈາກໃຈກາງ ເສັ້ນໄຍທີ່ມີຈຸດຕໍ່ກັນ
δ =2arcsin(1/e), e = 1 + r_p v∞² / μ
ດ້ວຍການ μ_Jupiter = 1.267 × 10⁸ km³/s², e = 1.16 ແລະການຫັນປ່ຽນແມ່ນປະມານ 119 ອົງສາ. Adding Jupiter’s orbital velocity (13.1 km/s):
- ກ່ອນ: ປະມານ 7.6 km/ s ເມື່ອທຽບໃສ່ດວງອາທິດ.
- ຫຼັງ: ປະມານ 19.9 km/ s ເມື່ອທຽບໃສ່ດວງອາທິດ.
ຍານອະວະກາດໄດ້ເພີ່ມຄວາມໄວຂຶ້ນກວ່າ 12 km/s ໂດຍບໍ່ໃຊ້ເຄື່ອງຈັກ ພະພຸດທະເຈົ້າ, 10²⁴ ເທົ່າທີ່ຫນັກກວ່າ, ສູນເສຍແຮງດຶງທີ່ຄ້າຍຄືກັນ ແລະຊ້າລົງໂດຍຈໍານວນທີ່ນ້ອຍເກີນໄປທີ່ຈະວັດແທກ.
ແມ່
ການປ່ຽນແປງທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງຄວາມໄວ heliocentric ແມ່ນ2v∞ sin (δ / 2), ບັນລຸໄດ້ເມື່ອຄວາມໄວສະສົມເຂົ້າແລະອອກຖືກວາງໄວ້ຢ່າງສອດຄ່ອງກັບຄວາມໄວຂອງດາວເຄາະ. ຍິ່ງໃກ້ກັບຈຸດຜ່ານ (ນ້ອຍກວ່າ r_ p) ແລະ ຍິ່ງມີດວງຈັນຫຼາຍ, δ ຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນ, ລົງໄປຫາຂອບເຂດທີ່ຕັ້ງໂດຍບັລມູແວ່ນ ຫຼື ຄ່ຳຫ່າງຂອງດາວເຄາະ.
ແຮງດຶງດູດຊ່ວຍແມ່ນການໂອນພະລັງຂອງວົງໂຄຈອນໃນບັນຫາສາມຮ່າງກາຍ: ໃນກອບຂອງດາວເຄາະພະລັງຖືກຮັກສາ; ໃນກອບຂອງດວງຈັນພະລັງຂອງຍານອະວະກາດປ່ຽນແປງໂດຍ Δ = v_ planet · Δv_ rel. ຜູ້ອອກແບບພາລະກິດໄດ້ເຊື່ອມຕໍ່ພວກມັນ (Cassini: Venus, Venus, Earth, Jupiter) ແລະເພີ່ມ powered flybys ນ້ອຍໆບ່ອນທີ່ການເຜົາໄໝ້ຢູ່ໃກ້ທີ່ສຸດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຈາກຜົນສະທ້ອນຂອງ Oberth.
ທົດລອງໃຊ້
In the vector diagram, the outgoing arrow relative to Jupiter has the same length as the incoming one. Draw it on paper: add Jupiter's 13.1 km/s arrow to both. Which result is longer, and why does passing behind the planet (not in front of it) help?
ດີ. ຄວາມທ້າທາຍແມ່ນບ່ອນທີ່ການຮຽນຮູ້ຕິດ.
ສອບຖາມໄວ
3 ຄໍາຖາມໄວໆ. ເລືອກຄໍາຕອບເພື່ອເບິ່ງວ່າເຈົ້າເວົ້າຖືກຫຼືບໍ່.
-
ກ່ຽວກັບດາວພະຫັດ, ຍານອະວະກາດທີ່ບິນຜ່ານໃບໄມ້ດ້ວຍ:
- A ໄວກວ່າທີ່ມັນມາພ້ອມ
- B ໄວຄືກັນ, ໃນທິດທາງໃໝ່
- C ຫຼຸດຄວາມໄວ
- D ບໍ່ມີຄວາມໄວ
ສະແດງຄຳຕອບ
B. ໄວຄືກັນ, ໃນທິດທາງໃໝ່
-
ແຮງຂອງຄວາມໄວ (ທຽບໃສ່ດວງຈັນ) ມາຈາກໃສ?
- A ຈາກຈັກຍານອະວະກາດ
- B ຈາກການເຄື່ອນໄຫວຂອງດາວພະຫັດເອງຢູ່ອ້ອມດວງຈັນ; ດາວພະຫັດຊ້າລົງດ້ວຍຈຳນວນທີ່ນ້ອຍເກີນໄປ
- C ຈາກລົມດວງຈັນ
- D ມັນເປັນພາບລວງຕາ
ສະແດງຄຳຕອບ
B. ຈາກການເຄື່ອນໄຫວຂອງດາວພະຫັດເອງຢູ່ອ້ອມດວງຈັນ; ດາວພະຫັດຊ້າລົງດ້ວຍຈຳນວນທີ່ນ້ອຍເກີນໄປ
-
ເພື່ອຈະໄດ້ຄວາມໄວ, ຍານອະວະກາດຄວນຈະຜ່ານ:
- A ຕັ້ງຢູ່ຕໍ່ໜ້າດາວເຄາະ (ກ່ອນການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງມັນ)
- B ຫຼັງຈາກດາວເຄາະ (ຕິດຕາມການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງມັນ)
- C ກົງຜ່ານຈຸດກາງ
- D ມັນບໍ່ແຕກຕ່າງກັນ
ສະແດງຄຳຕອບ
B. ຫຼັງຈາກດາວເຄາະ (ຕິດຕາມການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງມັນ)
បន្ទាត់បញ្ចប់
- ອ່ານບົດຮຽນ
- ເຮັດການທ້າທາຍ
- ເຮັດການສອບຖາມ
ແທກບົດຮຽນທີ່ສຳເລັດ ເພື່ອບັນທຶກມັນໄວ້ໃນຄວາມຄືບໜ້າຂອງທ່ານໃນອຸປະກອນນີ້.
Lesson complete. Well done!
ຕໍ່ໄປ ຈຸດ Lagrange: ຄວາມສົມດຸນໃນທ້ອງຟ້າຄໍາໃນບົດຮຽນນີ້
ແຫຼ່ງ
- NASA JPL, Basics of Space Flight, Chapter 4: Gravity assist
- NASA JPL, A Gravity Assist Primer
- NASA, Voyager mission: planetary tour
- NASA NSSDCA, Jupiter Fact Sheet (mean orbital velocity 13.07 km/s)
ບົດຮຽນນີ້ມີໃບອະນຸຍາດ CC BY-SA 4.0.