Какая луна лучше? (для помощи гравитации)

Вдохновленный моим ответом на вопрос «Возможен ли баллистический захват Юпитера с использованием галилеевых спутников с межпланетного входа?» в котором я обнаружил, что Каллисто предлагает более сильную помощь гравитации, чем Ганимед, несмотря на то, что он менее массивен.

Это связано с тем, что Каллисто находится дальше от Юпитера, чем Ганимед, и, таким образом, на траектории, в которой гравитационно преобладает Юпитер, объект столкнется с Каллисто со значительно меньшей относительной скоростью ( В ). Сила помощи гравитации может быть реализована как величина, на которую она отклоняет траекторию:

дельта "=" 2 с я н 1 ( 1 1 + р п В 2 мю )

Сила также может быть определена как Δ В :

Δ В "=" В 2 2 потому что дельта

Вопрос: Какая луна в Солнечной системе может оказать наибольшую гравитационную помощь с учетом отклонения объекта на межпланетной траектории прибытия (изначально гиперболической у планеты-хозяина) и Δ В мудрый?

Это очень сложный вопрос, потому что, очевидно , на вас будет влиять не только гравитация Луны, но и планета, вокруг которой вращается Луна. В случае с Юпитером это какое-то массивное (каламбур) влияние.
@CuteKItty_pleaseStopBarking сложность значительно снижается в случае, когда на родительскую планету / тело приходится подавляющее большинство массы системы (например, с Юпитером). Рассмотрим помощь гравитации вокруг самого Юпитера; гравитация Солнца не играет большой роли, кроме определения В для гиперболического облета Юпитера
Гы, это интересно!

Ответы (1)

Используя выборку из Списка естественных спутников Википедии (луны с указанными массами), я, с некоторыми упрощающими предположениями, рассчитал как отклонение, дельта , и Δ В для каждой луны.

Во всех случаях предполагалось, что спутники находятся на круговой орбите вокруг родительской планеты. Чтобы найти В для встречи я рассчитал орбитальную скорость, В , о родительской планете на орбитальном радиусе Луны в течение В "=" 0 , технически параболическое, но более или менее гиперболическое (и справедливое между планетами) прибытие. Затем я вычел и добавил орбитальную скорость Луны (круговую орбитальную скорость на большой полуоси Луны), чтобы получить В .

Различная геометрия встречи между траекторией и Луной означает, что В ограничен В В м о о н как минимум (prograde) и В + В м о о н максимально (ретроградно).

Уравнения, приведенные в вопросе, затем можно использовать при близком приближении к пролету, р п , - радиус Луны (+500 км для Титана).

Вот ретроградный случай (логарифмическая шкала):

ретроградный логарифмический график

А вот и прогрессивный случай (логарифмическая шкала):

прогрессивный логарифмический график

Увеличение справа вверху (логарифмическая шкала):

Лучшие луны

Отвечать:

В Δ В условия; прогрессивная гравитационная помощь Титана является самой сильной в 1,63 к м / с . В терминах отклонения; прогрессивная гравитационная помощь Луны наиболее сильна в 140 ° .


PS

Луна демонстрирует уникальную вариацию графика от ретроградной до проградной, отличающуюся от любой другой луны (по крайней мере, из тех, что показаны на увеличенном изображении). Все остальные луны имеют положительный «наклон», если хотите, в то время как Луна имеет отрицательный «наклон» от ретроградного к прямому. Я считаю, что это потому, что, как утверждает Википедия :

[Луна] является крупнейшим естественным спутником в Солнечной системе по сравнению с размером ее планеты.

Но я не понимаю, как работает этот механизм. Я сделал два крутых графика Desmos, хотя и показал изменение от проградации к ретроградности:

Вариант Титана

Вариация Луны

Включены некоторые спутники меньшего размера, чем спутник Плутона Харон. Плутон не является «планетой», но можете ли вы/ваша справка сказать, где на этих графиках упадет его большая луна?