Swing By - Astro смітник
Опублікував Деніз. Опубліковано в Космос
Маневр махом (іноді це також робиться за допомогою Пролетіти, Рогатка або Асистент гравітації використовує силу тяжіння планет для прискорення або уповільнення космічних зондів. Коли легкий космічний корабель летить близько до порівняно важкого небесного тіла, він поглинає з нього деяку енергію. Можна змінити як швидкість, так і напрямок польоту.
Щоб заощадити паливо і тим самим витрати, розумні планувальники місій дозволяють своїм космічним зондам рухатися по складних орбітах через космос. Вони не відправляють зонди безпосередньо до місця призначення, але дозволяють їм летіти близько до різних планет, щоб отримати достатній імпульс для тривалої подорожі.
Маневр розмаху часто використовується з успіхом у космічних подорожах.
Подорож до зовнішньої Сонячної системи
Якщо він переходить із Землі у зовнішню Сонячну систему, космічні зонди повинні бути прискорені, щоб вони змогли подолати великі відстані за найкоротший час.
Космічний зонд "Галілей" не летів безпосередньо до Юпітера, а йшов по складній петльовій траєкторії. Вона кілька разів проїжджала землю і набирала оберти, не поспішаючи.
Кожного разу Галілей ставав трохи швидшим. Таким чином, споживання палива могло бути низьким, оскільки зонд отримував енергію, необхідну для польоту з Землі та Венери. Вона використовувала планету як заправку, так би мовити. Детальніше про місію зонда "Галілео" до Юпітера можна дізнатись на сторінці "Місії Юпітера".
Подорож у глибину Сонячної системи
Якщо воно потрапляє у внутрішню частину Сонячної системи, як видно із землі, космічні зонди повинні бути уповільнені, інакше тяга сонця робить їх все швидшими і швидшими. Вам не потрібно долати занадто великі відстані, тому вам не потрібні великі швидкості.
Але коли зонд знаходиться у цільовому об'єкті, він повинен залишатися там і не наближати його, тому необхідне гальмування. Для гальмування також використовується паливо, яке можна заощадити, використовуючи поворотний маневр для гальмування.
Тут ми маємо приклад траєкторії руху зонда Mercury Messenger. Щоб він не пропустив свою мету, Месенджер використав планети Земля і Венера і навіть Меркурій для уповільнення темпів. Посланник пролетів повз Венеру два рази і навіть три рази повз Меркурій, щоб позбутися кінетичної енергії та уповільнити її.
Так виникає ця дивна траєкторія, яка змушує таких посланців, як коти, підкрадатись навколо куща. Але головне, щоб воно врешті досягло своєї мети! Messenger розпочав свою діяльність у 2004 році, а прибув у Меркур у 2011 році.
Якщо маленьке тіло наближається до набагато більшого і важкого, на нього впливає його сила тяжіння. Це стосується космічних кораблів, а також невеликих тіл, таких як астероїди, метеорити, комети і навіть менші камені, включаючи частинки пилу.
Залежно від вашої власної траєкторії польоту, можуть відбуватися різні речі:
Крах
Якщо невелике небесне тіло, яке рухається по нашій Сонячній системі, наближається до однієї з планет, воно потрапляє в зону тяжіння. Це може призвести до того, що його приверне планета (або Сонце) і вийде з початкової орбіти.
Якщо він занадто наблизиться до великого супротивника, може статися так, що малий (астероїд або комета) більше не зможе втекти і зіткнутися з великим.
Про таку подію можна було почути у прямому ефірі Комета Швець-Леві дивитися. Комета потрапила під впливом сили тяжіння з Юпітера і була розбита на багато дрібних частин гравітаційними силами Юпітера, які потім занурилися в атмосферу газового гіганта і згоріли.
Це було вперше, коли щось подібне спостерігали і отримували велику увагу у всьому світі. Наприклад, якщо ви подивитесь на поверхню Місяця і помітите безліч ударних кратерів, такі падіння здаються досить поширеними.
Прискорення
Велика планета також може діяти як рогатка на маленькому тілі, яке проходить близько до неї. Це впливає на нього таким чином, що воно змінює свою траєкторію і надає йому трохи власного імпульсу. Цей запас енергії має великий вплив на маленьке тіло, оскільки воно значно збільшується в швидкості.
Юпітер є найбільшою з планет, а також має найбільше гравітаційне поле. Це поширюється далеко в космос і навіть трохи впливає на далекий Сатурн. Юпітер - найбільша рогатка у нас.
Багато об'єктів, що мчать через космос і, можливо, потрапляють на землю, відхиляються Юпітером і знову викидаються у зовнішні райони Сонячної системи.
Якби Юпітер не існував, багато великі шматки з космосу знайшли б свій шлях до Землі і завдали б величезної шкоди її поверхні.
Уповільнення
Подібно до того, як щось можна прискорити, так само можна зменшити енергію та швидкість. В принципі це той самий процес:
Маленьке тіло наближається до тіла, яке дуже велике в порівнянні з ним, потрапляє в його поле тяжіння і відчуває як зміну напрямку, так і зміну швидкості. Тільки цього разу кінетична енергія передається від малого до великого.
Секрет цього пов’язаний із напрямком руху планети. Кожна планета рухається навколо Сонця, тому вона не зупиняється і чекає космічного зонда.
Тепер це залежить від того, чи рухається планета з точки зору космічного зонда чи іншого невеликого тіла до нього чи подалі від нього. У першому випадку зонд прискорюється, у другому - сповільнюється.
Ви можете собі це краще уявити, якщо подумати про тенісний спорт: м’яч летить. Якщо я наближаю тенісну ракетку до неї і вдаряю, м’яч отримує більше енергії і пришвидшується, він змінює напрямок польоту і перелітає на інше поле.
М'яч летить. Якщо я трохи відсунув тенісну ракетку назад, і м’яч від неї відскочить, вона втрачає частину кінетичної енергії і стає повільнішою. Він змінює свій напрямок польоту і в такому випадку зазвичай падає на землю (тут знову грає роль гравітаційна сила, яку ми зараз ігноруємо).
Качається на орбіті
Також можливе захоплення маленького тіла більшим. Траєкторія руху маленького змінюється таким чином, що відтепер воно обертається навколо великого і не може від нього піти. Ось так великі газові планети, ймовірно, зібрали свої численні супутники.
Як тільки космічні зонди досягли місця призначення, вони теж повертаються на орбіту навколо цієї планети або астероїда. Таким чином, вони довше залишаються на місці для здійснення спостережень, а також можуть досліджувати планету з усіх боків.
Що станеться з маленьким астероїдом або кометою, коли вона наблизиться до великої планети, залежить від багатьох факторів та збігів:
- Як близько він до нього наближається?
- Як обидва рухаються назустріч один одному?
- Яку швидкість там набирає?
- Під яким кутом воно наближається до планети?
Звичайно, коли космічний зонд надсилається на похитну планету, нічого не залишається на волю випадку. Необхідна траєкторія для досягнення бажаного ефекту розраховується і планується заздалегідь, а потім повинна бути точно дотримана. Тим часом були використані всі чотири варіанти наближення космічного зонда до планети:
- Прискорення місій у зовнішніх районах Сонячної системи (як приклади Вояджер, Галілей, Кассіні .)
- Уповільнення під час подорожі до Меркурія (наприклад, Mariner 10 та Messenger)
- Гойдалки на орбіту (з Галілеєм навколо Юпітера, Кассіні навколо Сатурна .)
- Цільова аварія зонда після закінчення місії (як приклад Галілея на Юпітері та SMART на Місяці)
Перший маневр був здійснений Аполлоном 13 в 1970 році, але він був досить мимовільним. Космічний корабель був укомплектований 3 астронавтами, які збиралися полетіти на Місяць. По дорозі вибухнув кисневий бак, тож їм трьом довелося якомога швидше повернутися на Землю, перш ніж залишилось повітря для дихання. Замість того, щоб приземлитися на Місяць (як спочатку планувалося), вони обступили його і використали його силу тяжіння для прискорення свого космічного корабля до Землі. На щастя, вони повернулися додому живими вчасно.
«Морський корабель 10» використав силу тяжіння Венери для уповільнення у 1973 році. Він прилетів до Меркурія всередині Сонячної системи. Завжди існує проблема, що гравітаційне потяг Сонця настільки сильне, що космічні зонди прискорюються як би самі по собі. Тому вам доведеться гальмувати на шляху, щоб можна було підійти до пункту призначення, як Меркурій.
У зворотному напрямку "Вояджер 1" використовував планети-гіганти Юпітер і Сатурн як "сходинки", щоб продовжити свою подорож до зовнішньої течії Сонячної системи. "Вояджер-2" прискорився на Юпітері та Сатурні за допомогою поворотного методу і зміг досягти Нептуна протягом 12 років. Без додаткового імпульсу подорож зайняла б удвічі більше часу!
Сьогодні маневри, що застосовуються, використовуються майже у всіх космічних місіях.