ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം സഹായിക്കുന്നു: സ്വതന്ത്രമായ ഷോട്ട്

1977-ൽ വോയേജർ ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങൾ ഭൂമിയിൽ നിന്നും പുറപ്പെട്ടു. ഒരു വഴിയിലൂടെ, അത്ഭുതകരമായ ജൂപ്പിറ്റർ, ശനി, യുറാനസ്, നെപ്ചുൻ എന്നിവയുടെ കൂട്ടിയിണക്കൽ ഉപയോഗിച്ച്. ഇത് ഏതാണ്ട് എല്ലാ 175 വർഷത്തിലൊരിക്കൽ സംഭവിക്കുന്നു. ഓരോ ഗ്രഹവും അവരുടെ പാത തിരിഞ്ഞു. അവരെ കൂടുതല്‍ വേഗത്തില്‍ മുന്നോട്ട് തള്ളി. ഈ ബൂസ്റ്ററുകള്‍ ഇല്ലായിരുന്നെങ്കില്‍ വോയേജര്‍2നെപ്റ്റ്യൂണില്‍ എത്താന്‍ പന്ത്രണ്ട് വര്‍ഷം എടുക്കുമായിരുന്നു.

ഗ്രഹം ഊര്‍ജ്ജം നല്‍കുന്നില്ല. അത് നിനക്ക് അതിന്‍റെ ചലനം വായ്പയായി നല്‍കുന്നു.

നോക്ക്.

ഒരു ടെന്നിസ് ബോള്‍, ഒരു ട്രെയിന്‍ മുന്നില്‍ വെച്ച് എറിഞ്ഞാല്‍ എന്താകും? അത് എറിഞ്ഞതിനേക്കാൾ വേഗത്തിൽ തിരിച്ചു വീഴുന്നു, കാരണം ട്രെയിൻ അതിന് നേരെ നീങ്ങുകയാണ്. ഒരു ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം സഹായം ആണ് അതേ ആശയം, ഒരു കൂട്ടിയിടിക്ക് പകരം ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം:

1. ഗ്രഹത്തില്‍ നിന്നും കാണുന്നത്, ബഹിരാകാശവാഹനം താഴെ വീണു, ചുറ്റിത്തിരിഞ്ഞു പുറത്തേക്ക് കയറുന്നു കൃത്യമായി ഒരേ വേഗത അതുമായി വന്നതാണ്. ദിശമാത്രമേ മാറൂ.
2. സൂര്യനില്‍ നിന്നും കാണുന്നത്ഗ്രഹം തന്നെ പല കിലോമീറ്റര്‍/സെക്കന്‍ഡില്‍ നീങ്ങുന്നു. ബഹിരാകാശ വാഹനത്തിന്റെ മുന്നേയും പിന്നെയും ഉള്ള ചലനം കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കുക: കാരണം ദിശ മാറിയതിനാല്‍, ആകെ വേഗത വളരെ കൂടുതലാകും.

ഗ്രഹത്തിന്റെ പിന്നിൽ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, ഗ്രഹത്തിന്റെ ശേഷിപ്പുകൾക്കിടയിൽ വേഗത കൂട്ടുന്നു. ഇതിനു മുൻപിൽ കടന്നുപോകുന്നത് അത് നീക്കം ചെയ്യുന്നു; അതുപോലെ മെസഞ്ചർ ബുധനിലേക്ക് എത്താൻ കുറച്ചുകൂടി വേഗത കുറച്ചു.

മനസ്സിലായി.

ഉദാഹരണത്തിന്, ബഹിരാകാശ വാഹനം v∞ = 7.5 km/s എന്ന വേഗതയിൽ ജൂപിറ്ററിനെ സമീപിക്കുകയും മദ്ധ്യത്തിൽ നിന്ന് ജൂപിറ്ററിന്റെ 5 അകലം കടക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ ഹൈപ്പര്‍ബോളിന്റെ ദിശ ഇപ്രകാരമാണ്

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

μ_Jupiter = 1.267 × 10⁸ km³/s², e = 1.16 എന്നിങ്ങനെയാണെങ്കിൽ ഈ ചലനം ഏകദേശം 119 degrees ആണ്. Adding Jupiter’s orbital velocity (13.1 km/s):

• മുമ്പ്: about 7.6 കിലോമീറ്റര്‍/ സെക്കന്‍ഡ് സൂര്യനെ അപേക്ഷിച്ച്.
• ശേഷം: 19.9 കിലോമീറ്റര്‍/ സെക്കന്‍ഡ് സൂര്യനെ അപേക്ഷിച്ച്.

12 കിലോമീറ്റർ ദൂരം സഞ്ചരിച്ചശേഷം ഒരു എഞ്ചിൻ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാതെ ബഹിരാകാശവാഹനം മുന്നോട്ട് നീങ്ങി. Jupiter, 10²⁴ times heavier, lost the same momentum and slowed by an amount far too small ever to measure.

മാസ്റ്റര്‍

സൂര്യകാന്തിക വേഗതയിൽ ഏറ്റവും വലിയ മാറ്റം2v∞ sin(δ/2) ആണ്, ഇത് എത്തുന്നത് ഗ്രഹത്തിന്റെ വേഗത്തെക്കുറിച്ച് വരുന്നതും പോകുന്നതുമായ സാമാന്യവേഗങ്ങൾ സമചതുരമായി ക്രമീകരിച്ചാൽ മാത്രമാണ്. പാസ്സ് എത്ര അടുത്താണോ (കുറച്ച് r_p) ഗ്രഹത്തിന്റെ ഭാരം എത്ര കൂടുതലാണോ, δ അത്രയും വലുതാകാം, ഗ്രഹത്തിന്റെ വായുനിരപ്പോ അല്ലെങ്കിൽ പരിധിയോ നിശ്ചയിച്ചിരിക്കുന്ന പരിധിവരെ.

ഗ്രഹത്തിന്റെ ചട്ടക്കൂടുകളിൽ ഊർജ്ജം സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു; സൂര്യന്റെ ചട്ടക്കൂടിൽ ബഹിരാകാശവാഹനത്തിന്റെ ഊർജ്ജം Δ = v_planet · Δv_rel എന്ന രീതിയിൽ മാറ്റങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു. ദൗത്യ ഡിസൈനർമാർ അവയെ (കാസിനി: വെനസ്, വെനസ്, ഭൂമി, ജ്യോതിഷ്) ചങ്ങലപ്പെടുത്തുകയും ചെറിയ പവർഡ് ഫ്ലൈബൈ ചേർക്കുക.