Graviteti ndihmon: gjuajtja e lirë

Në vitin 1977, dy anijet hapësinore Voyager lanë Tokën në një rrugë që përdor rregullimin e rrallë të Jupiterit, Saturnit, Uranit dhe Neptunit, i cili ndodh një herë çdo 175 vjet ose kështu. Çdo planet i përdredhi rrugët e tyre dhe i hodhi më shpejt. Pa këto nxitje të lira, Voyager 2 nuk do të kishte arritur kurrë në Neptun për dymbëdhjetë vjet.

Planeti nuk jep energji. Ai të jep hua lëvizjen e tij.

Shiko.

Imagjinoni një top tenisi të hedhur në pjesën e përparme të një treni që lëviz. Kthehet më shpejt se sa është hedhur, sepse treni po lëvizte drejt saj. Një ndihmë graviteti është e njëjta ide, me gravitetin në vend të një përplasje:

1. Shikuar nga planeti, anija kozmike bie brenda, rrotullohet dhe ngjitet jashtë me saktësisht të njëjtën shpejtësi me të cilën erdhi. Vetëm drejtimi ndryshon.
2. Shikuar nga Dielli, planeti vetë lëviz me shumë km/s. Shtoje atë lëvizje anijes hapësinore para dhe pas fluturimit: sepse drejtimi ndryshoi, shpejtësia e përgjithshme mund të jetë shumë më e madhe pas.

Duke kaluar prapa Planeti, në gjurmët e planetit, shton shpejtësi. Duke kaluar në krye E largon atë; kështu që Messenger ngadalëson për të arritur Mërkurrin.

Kuptoje.

Në shembull, anija hapësinore i afrohet Jupiterit në v∞ = 7.5 km/s dhe kalon 5 rreze të Jupiterit nga qendra. Hiperbola e përkulet drejtimin e saj me

δ = 2 arcsin(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. Shtimi i shpejtësisë orbitale të Jupiterit (13.1 km/s):

• Para: rreth 7.6 km/s në lidhje me Diellin.
• Pas: rreth 19.9 km/s në lidhje me Diellin.

Anija hapësinore fitoi mbi 12 km/s pa ndezur asnjë motor. Jupiter, 10²⁴ times heavier, lost the same momentum and slowed by an amount far too small ever to measure.

Mjeshtër

Ndryshimi më i madh i mundshëm i shpejtësisë heliocentrike është 2 v∞ sin(δ/2), e arritur kur shpejtësitë relative të hyrjes dhe daljes janë vendosur simetrikisht rreth shpejtësisë së planetit. Sa më afër të kalojë (më i vogël r_p) dhe sa më masiv planeti, aq më e madhe mund të jetë δ, deri në kufirin e vendosur nga atmosfera ose rrezja e planetit.

Graviteti ndihmon një transferim të energjisë orbitale në problemin e tre trupave: në kornizë të planetit energjia është ruajtur; në kornizë të Diellit ndryshimet e energjisë së anijes kozmike nga Δ = v_planet · Δv_rel. Misioni dizajnuesit zinxhirë ata (Cassini: Venus, Venus, Tokë, Jupiter) dhe shtojnë të vogla powered flybys ku një djegie në afërsi më të afërt përfiton nga efekti Oberth.