Гравитациона помоћ: слободна прашка

Године 1977, две свемирске сонде Војаџер су напустиле Земљу путем који користи ретко поређење Јупитера, Сатурна, Урана и Нептуна, што се догађа једном сваких 175 година или тако нешто. Свака планета је закривила свој пут и бацила их брже напред. Без тих бесплатних потискања, Војаџер 2 није могао да стигне до Нептуна за дванаест година.

Планета не даје енергију. Он вам позајмљује свој покрет.

Погледај.

Замислите тениску лопту која је бацена испред возова који се крећу. Покрет је био јак, јер се воз кретао брже него што је било потребно. Гравитациона помоћ је иста идеја, са гравитацијом уместо сударом:

1. Поглед са планетеСвемирска летелица пада, залићу се и излазе на површину. тачно истом брзином Дошло је са. Само се смер мења.
2. Поглед са Сунца, планета се сама креће са неколико километара у секунди. Додаје се то кретање летелици пре и након проласка: пошто је смер променљив, укупна брзина може бити много већа после.

Пролазим. иза Планета, услед планете, додаје брзину. Пролазим. испред То је начин на који је Месјен успорио да стигне до Меркура.

Разумем.

У примеру, свемирска летелица се приближава Јупитеру брзином v∞ = 7,5 km/s и пролази 5 Јупитерових полупречника од центра. Хипербола савија свој смер за

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

Са μ_Jupiter = 1.267 × 10⁸ km³/s², e = 1.16 и обртај је око 119 degrees. Додавањем Јупитерове орбиталне брзине (13,1 km/s):

• Пре: око 7,6 км/с У односу на Сунце.
• После: око 19,9 км/с У односу на Сунце.

Летелица је достигла брзину од 12 km/s без паљења мотора. Jupiter, 10²⁴ times heavier, lost the same momentum and slowed by an amount far too small ever to measure.

Господару.

Највећа могућа промена хелиоцентричне брзине је 2 v∞ sin(δ/2), која се постиже када су долазне и одлазне релативне брзине смештене симетрично око брзине планете. Што је ближе пролаз (мањи r_p) и што је масивнија планета, већи δ може бити, до границе коју поставља атмосфера или полупречник планете.

Гравитационе помоћи су пренос орбиталне енергије у проблему три тела: у оквиру планете енергија је конзервирана; у оквиру Сунца енергија свемирске летелице се мења за Δ = v_planet · Δv_rel. Дизајнери мисија их ланцирају (Касини: Венера, Венера, Земља, Јупитер) и додају мале снажно прелетање где је изгорење на најближем прилазу профитабилно због Обертовог ефекта.