Asistimi gravitacional

Në mekanikën orbitale dhe inxhinierinë e hapësirës ajrore, një asistim gravitacionale, llastiqe gravitacionale, manovër e ndihmës së gravitetit ose lëkundje është përdorimi i lëvizjes relative (p.sh. orbita rreth Diellit ) dhe graviteti i një planeti ose objekti tjetër astronomik për të ndryshuar rrugën dhe shpejtësinë e një anije kozmike, zakonisht për të kursyer forcën shtytës dhe për të zvogëluar shpenzimet.

Animacion i trajektores së Voyager 1 nga 5 shtator 1977 deri më 30 dhjetor 1981
Voyager 1 · Toka · Jupiteri · Saturni · Dielli

Animacion i trajektores së Voyager 2 nga 20 gusht 1977 deri më 30 dhjetor 2000
Voyager 2 · Earth · Jupiter · Saturn · Uranus · Neptune · Sun

Ndihma për gravitetin mund të përdoret për të përshpejtuar një anije hapësinore, domethënë për të rritur ose ulur shpejtësinë e saj ose për të ridrejtuar rrugën e saj. "Ndihma" sigurohet me lëvizjen e trupit gravitues ndërsa tërhiqet në anijen. ^[1] Manovra e ndihmës së gravitetit u përdor për herë të parë në vitin 1959 kur sonda sovjetike Luna 3 fotografoi anën e largët të Hënës së Tokës dhe ajo u përdor nga sondat ndërplanetare nga Mariner 10 e tutje, përfshirë këtu edhe dy fluturimet e njohura të sondave Voyager në Jupiter dhe Saturn.

Shpjegimi

Shembull takim. ^[2]
Në kornizën e referencës së planetit, sonda hapësinore ikën me të njëjtën shpejtësi me të cilën kishte mbërritur. Por kur vërehet në kornizën referuese të Sistemit Diellor (fiksuar Diellin), përfitimi i kësaj manovre bëhet i dukshëm. Këtu mund të shihet se si sonda fiton shpejtësinë duke shtypur energjinë nga shpejtësia e planetit ndërsa orbiton Diellin. (Nëse trajektorja është krijuar për të kaluar përpara planetit në vend që të qëndrojë pas saj, ndihma e gravitetit mund të përdoret si një manovër frenimi dhe jo përshpejtuese). Për shkak se masa e sondës është shumë e vogël me madhësi se ajo e planetit, ndërsa rezultati në sondë është mjaft domethënës, reagimi i ngadalësimit të provuar nga planeti, sipas ligjit të tretë të Njutonit, është jashtëzakonisht i papranueshëm.

Rezultatet e mundshme të një manovre të ndihmës së gravitetit në varësi të vektorit të shpejtësisë dhe pozicionit fluturues të anijes hyrëse

Një ndihmë graviteti përreth një planeti ndryshon shpejtësinë e një anijeje (në lidhje me Diellin ) duke hyrë dhe duke lënë sferën gravitacionale të ndikimit të një planeti. Shpejtësia e anijes rritet ndërsa afrohet planetit dhe zvogëlohet ndërsa lar tërheqjen e saj gravitacionale (e cila është afërsisht e njëjtë), por për shkak se planeti orbiton Diellin, anija kozmike ndikohet nga kjo lëvizje gjatë manovrës. Për të rritur shpejtësinë, anija kozmike fluturon me lëvizjen e planetit, duke përftuar një pjesë të energjisë orbitale të planetit në proces; për të ulur shpejtësinë, anija kozmike fluturon kundër lëvizjes së planetit për të transferuar disa nga energjitë e veta orbitale në planet - në të dy llojet e manovrës transferimi i energjisë në krahasim me energjinë orbitale totale të planetit do të jetë i papërfillshëm. Shuma e energjive kinetike të të dy trupave mbetet konstante. Prandaj, një manovrim i asistuar mund të përdoret për të ndryshuar trajektoren e hapësirës së anijes dhe shpejtësinë në lidhje me Diellin.

Një analogji e ngushtë tokësore sigurohet nga një top tenisi që perplaset para një treni lëvizës. Imagjinoni të qëndroni në një platformë treni, dhe të hidhni një top në 30 km/h drejt një treni që afrohet në 50 km/h. Shoferi i trenit sheh topin që i afrohet 80 km/orë dhe më pas largohet 80 km/orë pasi topi të kthehet në mënyrë elastike në pjesën e përparme të trenit. Për shkak të lëvizjes së trenit, megjithatë, ai largim është në 130 km/h në krahasim me platformën e trenit; topi ka shtuar dy herë shpejtësinë e trenit në vetvete.

Një pamje nga MESSENGER ndërsa përdor Tokën si një llastiqe gravitacional për tu ngadalësuar për të lejuar futjen në një orbitë rreth Mërkurit.

Origjina historike

Në këtë punim shkencor Тем кто будет читать, чтобы строить (Për ata që do të lexojnë [këtë punim] në mënyrë që të ndërtojnë [një raketë ndërplanetare]),^[3] botuar në 1938 por që daton nga vitet 1918-1919,^[4] Yuri Kondratyuk sugjeroi që një anije hapësinore që udhëtonte midis dy planeteve mund të përshpejtohej në fillim dhe në fund të trajektores së saj duke përdorur gravitetin e hënave të dy planeteve. Në punimin shkencor e tij në vitin 1925 "Проблема полета при помощи реактивных аппаратов: межпланетные полеты" [Problemet e fluturimit me anë të shtytjes së avionëve: fluturime ndërplanetare],^[5] Friedrich Zander dhe Guido von Pirquet bënë një argument të ngjashëm.

Manovra e ndihmës së gravitetit u përdor për herë të parë në 1959 kur sonda sovjetike Luna 3 fotografoi anën e largët të Hënës së Tokës. Manovra u mbështet në hulumtimet e kryera nën drejtimin e Mstislav Keldysh në Institutin e Matematikës Steklov^[6] nga, ndër të tjerët, Vsevolod Alexandrovich Egorov^[7]^[8]

Qëllim

Një anije kozmike që udhëton nga Toka në një planet të brendshëm do të rrisë shpejtësinë e saj relative sepse po bie drejt Diellit, dhe një anije kozmike që udhëton nga Toka në një planet të jashtëm do të ulë shpejtësinë e saj sepse po largohet nga afërsia e Diellit.

Megjithëse shpejtësia orbitale e një planeti të brendshëm është më e madhe se ajo e Tokës, një anije hapësinore që udhëton në një planet të brendshëm, madje me shpejtësinë minimale të nevojshme për të arritur atë, është akoma i përshpejtuar nga graviteti i Diellit në një shpejtësi dukshëm më të madhe se shpejtësia e orbitës të atij planeti destinacion. Nëse qëllimi i anijes është vetëm të fluturojë pranë planetit të brendshëm, atëherë zakonisht nuk ka nevojë të ngadalësojë anijen. Sidoqoftë, nëse anija kozmike duhet të futet në orbitë rreth këtij planeti të brendshëm, atëherë duhet të ketë një mënyrë për ta ngadalësuar atë.

Referime

^ "Section 1: Environment, Chapter 4: Trajectories". Basics of Space Flight. NASA. Marrë më 21 korrik 2018. {{cite web}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ "Gravity assist" (në anglisht). The Planetary Society. Marrë më 1 janar 2017.
^ Punimi i Kondratyuk është përfshirë në librin: Mel'kumov, TM, ed., Pionery Raketnoy Tekhniki [Pionierët e Raketarive: Punimet e zgjedhura] (Moskë, BRSS: Instituti për Historinë e Shkencës dhe Teknologjisë Natyrore, Akademia e Shkencave të BRSS, 1964). Një përkthim në anglisht i punimit të Kondratyuk është bërë nga NASA. Shihni: Përkthimi Teknik të NASA-s F-9285, faqet 15-56 (1 nëntor 1965).
^ Më 1938, kur Kondratyuk dorëzoi dorëshkrimin e tij "Kushdo që do të lexojë në mënyrë që të ndërtojë" për botim, ai datoi dorëshkrimin 1918-1919 , edhe pse ishte e qartë se dorëshkrimi ishte rishikuar në kohë të ndryshme. Shihni faqen 49 të Përkthimit Teknik të NASA-F-9285 (1 nëntor 1965).
^ Punimi shkencor i Zander në vitin 1925, "Problemet e fluturimit nga shtytja e avionëve: fluturime ndërplanetare", u përkthye nga NASA. Shih Përkthimi Teknik i NASA-F-147 (1964); konkretisht, Seksioni 7: Fluturimi Rreth Satelitit të një Planeti për përshpejtimin ose ngadalësimin e anijes kozmike, faqet 290-292.
^ Eneev, T.; Akim, E. "Mstislav Keldysh. Mechanics of the space flight" (në rusisht). Keldysh Institute of Applied Mathematics.
^ Egorov, Vsevolod Alexandrovich (shtator 1957). "Specific problems of a flight to the moon". Physics-Uspekhi. 63 (9): 73–117. doi:10.3367/UFNr.0063.195709f.0073. {{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
^ Rauschenbakh, Boris V.; Ovchinnikov, Michael Yu.; McKenna-Lawlor, Susan M. P. (2003). Essential Spaceflight Dynamics and Magnetospherics. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic. fq. 146–147. ISBN 0-306-48027-1. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

Linqe te jashtme

Basics of Space Flight: A Gravity Assist Primer at NASA.gov
Spaceflight and Spacecraft: Gravity Assist, discussion at Phy6.org
"Gravitational Slingshot". MathPages.com.
Double-ball drop experiment
"Gravity-assist 'Slingshot', Background, principle, applications, Part 1 and 2", on EEWorldoneline.com

[basics-traject-1] "Section 1: Environment, Chapter 4: Trajectories". Basics of Space Flight. NASA. Marrë më 21 korrik 2018. {{cite web}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[:0-2] "Gravity assist" (në anglisht). The Planetary Society. Marrë më 1 janar 2017.

[3] Punimi i Kondratyuk është përfshirë në librin: Mel'kumov, TM, ed., Pionery Raketnoy Tekhniki [Pionierët e Raketarive: Punimet e zgjedhura] (Moskë, BRSS: Instituti për Historinë e Shkencës dhe Teknologjisë Natyrore, Akademia e Shkencave të BRSS, 1964). Një përkthim në anglisht i punimit të Kondratyuk është bërë nga NASA. Shihni: Përkthimi Teknik të NASA-s F-9285, faqet 15-56 (1 nëntor 1965).

[4] Më 1938, kur Kondratyuk dorëzoi dorëshkrimin e tij "Kushdo që do të lexojë në mënyrë që të ndërtojë" për botim, ai datoi dorëshkrimin 1918-1919 , edhe pse ishte e qartë se dorëshkrimi ishte rishikuar në kohë të ndryshme. Shihni faqen 49 të Përkthimit Teknik të NASA-F-9285 (1 nëntor 1965).

[5] Punimi shkencor i Zander në vitin 1925, "Problemet e fluturimit nga shtytja e avionëve: fluturime ndërplanetare", u përkthye nga NASA. Shih Përkthimi Teknik i NASA-F-147 (1964); konkretisht, Seksioni 7: Fluturimi Rreth Satelitit të një Planeti për përshpejtimin ose ngadalësimin e anijes kozmike, faqet 290-292.

[6] Eneev, T.; Akim, E. "Mstislav Keldysh. Mechanics of the space flight" (në rusisht). Keldysh Institute of Applied Mathematics.

[7] Egorov, Vsevolod Alexandrovich (shtator 1957). "Specific problems of a flight to the moon". Physics-Uspekhi. 63 (9): 73–117. doi:10.3367/UFNr.0063.195709f.0073. {{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[8] Rauschenbakh, Boris V.; Ovchinnikov, Michael Yu.; McKenna-Lawlor, Susan M. P. (2003). Essential Spaceflight Dynamics and Magnetospherics. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic. fq. 146–147. ISBN 0-306-48027-1. {{cite book}}: Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]