Гравітацыйны манеўр

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці
Гравітацыйны манеўр для паскарэння аб'екта (гравітацыйная прашча)
Гравітацыйны манеўр для запаволення аб'екта

Гравітацыйны манеўр — разгон, запаволенне або змяненне напрамкі палёту касмічнага апарата пад дзеяннем гравітацыйных палёў нябесных тэл. Выкарыстоўваецца для эканоміі паліва і дасягненні высокіх хуткасцей пры палётах аўтаматычных міжпланетных станцый да далёкіх планет Сонечнай сістэмы.

Разгледзім траекторыю касмічнага апарата, што пралятае паблізу якога-небудзь вялікага нябеснага цела, напрыклад, Юпітэра. У пачатковым набліжэнні мы можам занядбаць дзеяннем на касмічны апарат гравітацыйных сіл ад іншых нябесных тэл.

У сістэме адліку, звязанай з Юпітэрам, касмічны апарат разганяецца, праходзіць кропку з мінімальнай адлегласцю да планеты, а потым запавольваецца. Агульная траекторыя касмічнага апарата ўяўляе сабой гіпербалу, прычым хуткасці да і пасля манеўру супадаюць: з пункту гледжання назіральніка, які знаходзіцца на Юпітэры, ніякага прырашчэння хуткасці КА не адбываецца, толькі змена кірунку яго руху.

Цяпер паглядзім на тую ж сітуацыю ў сістэме адліку, звязанай з Сонцам. У гэтай сістэме адліку планета рухаецца па арбіце (у выпадку Юпітэра, з хуткасцю больш за 13 км/с), таму хуткасць касмічнага апарата адносна Сонца можа змяніцца. Юпітэр захапляе КА за сабой у сваім руху па арбіце, дадаючы яму хуткасць свайго арбітальнага руху (магчыма, не цалкам). Аднак, паколькі пры гэтым адбываецца таксама і змена кірунку руху КА, то модуль вектару прырашчэння хуткасці можа значна пераўзыходзіць арбітальную хуткасць руху планеты.

Такім чынам, без выдаткаў паліва можна змяніць кінетычную энергію касмічнага апарата. Фактычна, варта казаць аб пераразмеркаванні кінетычнай энергіі руху планеты і касмічнага апарата. Наколькі ўзрастае (меншае) кінетычная энергія апарата, настолькі ж падае (ўзрастае) кінетычная энергія руху планеты па яе арбіце. Паколькі маса штучнага касмічнага апарата вельмі малая ў параўнанні з масай планеты (нават Месяца), то змены параметраў арбіты планеты пры гэтым аказваюцца вельмі малымі, і імі можна цалкам занядбаць. Напрыклад, калі апарат масай 1000 кг атрымлівае ў полі прыцягнення Месяца змена хуткасці свайго руху на 1 км/с, то хуткасць руху Месяца па арбіце вакол Зямлі зменіцца толькі на некалькі мільярдных доляй ангстрэма ў секунду (гэта значыць некалькі мільярдных доляй дыяметра атама вадароду). Іншыя цела Сонечнай сістэмы на рух Месяца ўплываюць на некалькі парадкаў мацней.

Максімальна магчымыя прырашчэння хуткасці, км/с:

Меркурый Венера Зямля Месяц Марс Юпітэр Сатурн Уран Нептун Плутон
3,005 7,328 7,910 1,680 3,555 42,73 25,62 15,18 16,73 1,09

Найбольш выгадныя гравітацыйныя манеўры ў планет-гігантаў, але нярэдка выкарыстоўваюцца манеўры ў Венеры, Зямлі, Марса і нават Месяца.

У 1974 годзе гравітацыйны манеўр выкарыстоўваў касмічны апарат Марынер-10 - было збліжэнне з Венерай, пасля якога апарат накіраваўся да Меркурыя.

За кошт гравітацыйных манеўраў хуткасць «Вояджэра-1» (~ 17 км/с) у сакавіку 2011 года была вышэй, чым бягучая хуткасць «Новых гарызонтаў» (~ 15,9 км/с), хоць пасля старту з Зямлі хуткасць апошняга была самай высокай для рукатворных аб'ектаў (16,21 км/с[1]).

Складаную камбінацыю гравітацыйных манеўраў выкарыстала «Касіні» - аўтаматычная міжпланетная станцыя. Для разгону апарат выкарыстаў гравітацыйнае поле трох планет - Венеры (двойчы), Зямлі і Юпітэра.

Міжпланетная траекторыя «Касіні»

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Заўвагі[правіць | правіць зыходнік]

  1. New Horizons Mission to Pluto
  2. Earth Flyby Anomalies Michael Martin Nieto, John D. Anderson, 7 Oct 2009