Гравитациски маневар

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Во орбитална механика и воздушниот инженеринг, gravitational slingshot, gravity assist maneuver, и swing-by  е употребата на релативното движење како (на пример орбитата околу Сонцето) и гравитацијата на планета или друг астрономски објект со цел да се промени патот и брзината на вселенски летала, обично со цел да се заштеди гориво, време и трошок. Помош на гравитацијата може да се користи за да се забрза вселенско летало, т.е. да се зголеми или намали брзината на движење и / или пренасочи патот на движење. "Помошта" е обезбедена од страна на движењето на гравитациското тело кое го повлекува вселенско летало. Овој метод се користи од страна на меѓупланетарна сонда од Маринер 10 па наваму, вклучувајќи ги двете прелетувања на Војаџер сондите на Јупитер и Сатурн.

Објаснување

Gravity assist ја менува брзината на вселенското летало со влез и излез во гравитационото поле на планетата. Брзината на вселенското летало се зголемува кога истото се приближува на планетата, а се намалува во случај кога се одалечува од истата и го избегнува гравитационото поле. Бидејќи планетата кружи околу сонцето, леталото е под влијание на ова движење за време на маневри. За да се зголеми брзината на леталото лета со движењето на планетата (земање на мала количина на орбитална енергијата на планетата), додека за да се намали брзината, леталото лета спротивно на движењето на планетата. Збирот на кинетичката енергија на двете тела останува константна.Slingshot maneuver може да се користи за промена на траекторијата и брзината на вселенско летало во однос на Сонцето.

Како пример може да се земе тениско топче кое се одбива од предниот дел на воз во движење. Доколку стоиме на платформа на која се движи воз и земеме топче кое е фрлено со брзина од 30 km/h во насока на возот кој се приближува со брзина од 50 km/h. Возачот на возот го гледа топчето кое се приближува со 80 km/h, а потоа се одалечува со 80 km/h откако ќе се одбие од предниот дел на возот. Поради  движење на возот,  брзината на топчето кое се одбило е 130 km/h во однос на платформата за возот; топчето ја додало два пати брзината на возот на својата брзина.

Во превод ова би значело доколку набљудувач во мирување гледа планета која се движи на лево со брзина U и вселенско летало се движи на десно со брзина V, доколку вселенското летало има соодветна траекторија ќе помине во близина на планетата со брзина U + V во однос на површината на планетата, бидејќи планетата се движи во спротивна насока со брзина U. Кога вселенското летало ја напушта орбитата на планетата се движи со брзина U + V во однос на површината на планетата, но во спротивна насока (на лево). Бидејќи планетата се движи на лево со брзина U, вкупната брзина на вселенското летало во однос на набљудувачот ќе биде брзината на движење на планетата плус брзината на вселенски брод во однос на планетата. Па брзината ќе биде U + (U + V) = 2U + V.

Ова е премногу прост пример кој е невозможно да се разбере без дополнителни детали во врска со орбитата, но доколку вселенското летало патува по патека која претставува парабола, истото може да ја напушти планетата во спротивна наско без употреба на сопствениот мотор и со зголемена брзина на голема далечина од 2U, откако тоа ќе ја напушти гравитацијата на планетата далеку зад себе.

Ова објаснување може да изгледа како да го крши законот за презервација на енергија и моментум, со зголемување на брзината на вселенското летало, но ефектите на вселенското летало на планетата мора да бидат земени во предвид за да се обезбеди целосна слика за механизмите кои се вклучени. Линеарниот моментум стекнат од страна на вселенското летало е еднаков на големината на загубата на планетата, така што вселенското летало стекнува брзина, а планетата губи брзина која е еднаква на стекнатата брзина на леталото. Сепак, огромна маса на планетата во споредба со леталото ја прави оваа загуба на брзината занемарливо мала. Овие ефекти на планетата се толку мали (бидејќи планетите се многу помасивни од вселенското летало) така што тие може да се игнорира во пресметката.

Реалната слика на случувањата во вселената бара разгледување на три димезии. Истите принципи важат само додавање на брзината на планетата на онаа на леталото бара векторски додаток, како што е прикажано подолу.