Используйте гравитацию Плутона, чтобы добраться до следующей карликовой планеты.

Почему «Новые горизонты» не пролетают ближе к Плутону, чтобы гравитационное притяжение отправило зонд к одной из следующих карликовых планет во внешней солнечной системе (Эрис, Хаумеа, Макемаке,...)?

Есть две основные причины:

1. Это невозможно.
2. Даже если и мог, то не должен.

Причина, по которой это невозможно, заключается в том, что дельта V была бы довольно маленькой, даже если бы «Новые горизонты» пролетели как можно ближе к Плутону. Масса Плутона и его орбитальная скорость довольно малы, а скорость New Horizons довольно велика. Облет Плутона на высоте 100 км над поверхностью со _{средней скоростью ∞} 13 км/с повернет траекторию New Horizons примерно на 1,4 градуса. Это немного. Даже пролет, который находится чуть выше поверхности при максимальном сближении, по сути, является прямолинейной траекторией. При облете Плутона на высокой скорости New Horizons очень мало помощи гравитации.

Причина, по которой этого не должно быть, заключается в том, что такой близкий пролет сильно противоречит сути основной миссии, заключающейся в наблюдении за Плутоном. Предположим, что Плутон на несколько порядков массивнее, чем он есть на самом деле, что делает возможной гравитационную поддержку. Также предположим, что после запуска «Новых Горизонтов» был обнаружен крупный КВО, и что этот недавно обнаруженный КВО был достижим, но только в том случае, если сближение с Плутоном было изменено с запланированного наибольшего сближения в 10 000 км на пролет, предполагающий очень близкое сближение. Должны ли они это сделать?

Ответ - нет. Встреча с Плутоном - основная цель миссии. Такое радикальное изменение траектории означало бы отказ от достижения этой главной цели. Сенсорный блок New Horizons был разработан с расчетом на максимально близкое расстояние в 10 000 км. Сенсорный блок не может справиться с близким пролетом.

Предположим, что New Horizons действительно достигает своей основной цели. Одного этого достаточно, чтобы квалифицировать миссию как полный успех. Если ему не удается достичь своей основной цели, этого достаточно, чтобы квалифицировать миссию как провальную. Пост-Плутоновая часть миссии всегда рассматривалась как дополнительный бонус.

Подробности о том, что «не может»
Одним из ключевых параметров, определяющих силу гравитации результатов пролета, является угол поворота.$\delta$. Это угол, на который планета поворачивает гиперболическую траекторию спутника (если смотреть из планетарно-центрической инерциальной системы отсчета). Это дается

$$\delta = 2\arcsin\left( \frac 1 e \right)$$ куда $e$– эксцентриситет гиперболической траектории. Это можно рассчитать по гравитационному параметру планеты. $\mu = GM$, периапсисное расстояние спутника $r_p = a(1-e^2)$, а скорость спутника на бесконечности $v_\infty = -\mu/a$: $$e = \sqrt{1+\frac{r v_\infty}\mu}$$ Эксцентриситет равен 227 в случае пролета Плутона со _{средней скоростью ∞} 13 км/сек и минимальным сближением 10 000 км. Это снижает эксцентриситет до 81 для близкого пролета (100 км над поверхностью). Оба эти эксцентриситета слишком велики, чтобы получить значительную дельту V от пролета. Угол разворота для номинальной миссии составляет 0,5 градуса, для ближнего пролета — 1,4 градуса.

Это в значительной степени то, что они планируют сделать, за исключением того, что запланированная цель - меньший объект пояса Койпера, а не карликовая планета.

ОБНОВЛЕНИЕ: я переоценил возможное изменение курса, используя гравитацию Плутона. Подробности см . в ответе Дэвида Хаммена .

После облета Плутона текущий план New Horizons состоит в том, чтобы продолжить свой путь и пролететь мимо одного или двух объектов пояса Койпера (KBO). Два таких объекта были идентифицированы как возможные цели. Насколько я могу судить, выбор еще не сделан. Диаметр одного оценивается примерно в 30-45 километров; другой, вероятно, несколько больше.

Выбор цели жестко ограничен доступным топливом для корректировки курса. До октября 2014 года не было известных тел за пределами системы Плутона, до которых New Horizons смог бы добраться. Поиск велся с использованием наземных телескопов, а позже космического телескопа Хаббла.

Как только цель выбрана, траектория полета будет скорректирована во время пролета Плутона, чтобы убедиться, что она проходит рядом с выбранным объектом. При планировании коррекции курса необходимо будет учитывать гравитацию Плутона.

Не ясно, что это будет "рогатка". Цель не обязательно состоит в том, чтобы увеличить скорость космического корабля, как это было сделано во время пролета Юпитера в 2006 году; скорее он выберет любой курс, необходимый для достижения цели.

Облет другой карликовой планеты после выхода из системы Плутона, к сожалению, невозможен. Выбор целей за Плутоном сильно ограничен топливом, расстоянием и временем. Космический корабль имеет очень ограниченное количество гидразинового топлива, доступного для маневров, и он не может эффективно передавать хорошие научные данные за пределами примерно 55 а.е. Это ограничивает доступные цели конусом шириной менее 1 градуса. За Плутоном просто нет карликовых планет, до которых New Horizons может добраться. Только три объекта после Плутона были официально признаны карликовыми планетами; вероятны несколько других.

Эта информация взята из статьи в Википедии .