गुरुत्वाकर्षण मदत करते: मोफत स्लिंजशॉट

1977 मध्ये दोन व्हॉयेजर अंतराळयानांनी पृथ्वी सोडली ज्या मार्गाने बृहस्पति, शनि, युरेनस आणि नेपच्यूनची दुर्मिळ एकत्रीकरणे वापरतात, जे प्रत्येक 175 वर्षांनी किंवा त्यापेक्षा जास्त वेळा घडते. प्रत्येक ग्रहाने आपला मार्ग बदलला आणि ते वेगाने पुढे सरकले. Without those free boosts, Voyager 2 could never have reached Neptune in twelve years.

पृथ्वीवर पाण्याचा साठा नाही. त्यासाठी त्यांनी आपले जीवन समर्पित केले.

बघ

एक टेनिस बॉल चालणाऱ्या ट्रेनच्या पुढे फेकला जातो. तो जास्त वेगाने परत येतो, कारण ट्रेन त्याच्या दिशेने जात आहे. गुरुत्वाकर्षण सहाय्य ही सारखीच कल्पना आहे, टक्कर ऐवजी गुरुत्वाकर्षणाने:

1. ग्रहापासून पाहिले तर अंतराळयान आत पडते, फिरते आणि बाहेर पडते ते असाच वेगाने ज्याने ते आले होते. मात्र, याचे स्वरूप बदलत असते.
2. सूर्यापासून पाहिले, ग्रह स्वतः अनेक किलोमीटर/सेकंद वेगाने फिरतो. या विमानाचा आकार व वजन कमी असल्याने तो जास्त अंतर उडवू शकतो, तसेच त्याची उंचीही वाढवता येते.

पासिंग मागे ग्रह, ग्रहाच्या वाटेवर, वेग वाढवतो. पासिंग पुढे त्यासाठी त्यांनी हळूहळू त्याचे नाव बदलून ते ‘मॅक’ असे ठेवले.

समजले

उदाहरणार्थ, अंतराळयान बृहस्पतिच्या दिशेने v∞ = 7.5 किमी/सेकंद वेगाने जात आहे आणि केंद्रापासून 5 बृहस्पती त्रिज्या पार करते. हायपरबोलाने दिशा बदलविली

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. बृहस्पतिचा कक्षीय वेग जोडतो (13.1 किमी/ सेकंद):

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

The spacecraft gained over 12 km/s without firing an engine. यामुळे, 10²⁴ वेळा अधिक वजनाचा असलेला बृहस्पति, त्याच वेगाने कमी झाला आणि मापनासाठी खूपच कमी प्रमाणात मंदावला.

मास्टर

सूर्याभोवतीच्या कक्षेत फिरणाऱ्या वस्तूंच्या वेगात सर्वात मोठा बदल म्हणजे 2 v∞ sin(δ/2), जेव्हा येणाऱ्या व जाणाऱ्या सापेक्ष वेगांना ग्रहाच्या वेगाशी समांतर ठेवले जाते. ग्रहाच्या वातावरणाने किंवा त्रिज्याने ठरवलेल्या मर्यादेच्या खाली, पास जितका जवळ (छोटा r_p) आणि ग्रह जितका मोठा असेल, तितके δ जास्त असू शकते.

याचे कारण म्हणजे पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे सूर्याच्या वातावरणात असलेल्या कार्बन डाय ऑक्साईडचे प्रमाण कमी होते व त्यामुळे पृथ्वीच्या वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईडचे प्रमाण वाढते. मिशन डिझाइनर त्यांना (कॅसिनी: शुक्र, शुक्र, पृथ्वी, बृहस्पति) जोडतात आणि छोट्या शक्तीयुक्त फ्लाईबीस जोडतात जिथे जवळच्या निकटतेवर ओबेर्थ प्रभावाचा फायदा होतो.