Гравітацыйны манеўр

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search
Гравітацыйны манеўр для паскарэння аб’екта (гравітацыйная прашча)
Гравітацыйны манеўр для запаволення аб’екта

Гравітацыйны манеўр — разгон, запаволенне або змяненне напрамку палёту касмічнага апарата пад дзеяннем гравітацыйных палёў нябесных цел. Выкарыстоўваецца для эканоміі паліва і дасягненні высокіх скарасцей 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 прыбліжэнні мы можам не ўлічваць дзеянне на касмічны апарат гравітацыйных сіл ад іншых нябесных цел.

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 скорасці да і пасля манеўру супадаюць: з пункту гледжання назіральніка, які знаходзіцца на Юпітэры, ніякага прырашчэння скорасці 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, са скорасцю больш за 13 км/с), таму скорасць касмічнага апарата адносна Сонца можа змяніцца. Юпітэр захапляе КА за сабой у сваім руху па арбіце, дадаючы яму скорасць свайго арбітальнага руху (магчыма, не цалкам). Аднак, паколькі пры гэтым адбываецца таксама і змена кірунку руху КА, то модуль вектара прырашчэння скорасці можа значна пераўзыходзіць арбітальную скорасць руху планеты.

Такім чынам, без выдаткаў паліва можна змяніць кінетычную энергію касмічнага апарата. Фактычна, трэба 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 іх можна зусім не ўлічваць. Напрыклад, калі апарат масай 1000 кг атрымлівае ў полі прыцягнення Месяца змену скорасці свайго руху на 1 км/с, то скорасць руху Месяца па арбіце вакол Зямлі зменіцца толькі на некалькі мільярдных долей ангстрэма ў секунду (гэта значыць некалькі мільярдных долей дыяметра атама вадароду). Іншыя цела Сонечнай сістэмы на рух Месяца ўплываюць на некалькі парадкаў мацней.

Максімальна магчымыя прырашчэнні скорасці, 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 скорасць «Вояджэра-1» (~ 17 км/с) у сакавіку 2011 года была вышэй, чым цяперашняя скорасць «Новых гарызонтаў» (~ 15,9 км/с), хоць пасля старту з Зямлі скорасць 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