Есть ли какая-то конкретная практическая причина, по которой мы не могли бы многократно, снова и снова пролетать зондом мимо Сатурна, Урана, Юпитера, прежде чем его выбросит в межзвездное пространство на безумной скорости, он обгонит "Вояджер" и достигнет соседних солнечных систем в разумные сроки? ?
Насколько я понимаю, хотя зонды используют свое топливо для ускорения во время гравитационных петель, это не принципиально - они могли бы просто использовать минимальное количество его, чтобы скорректировать маршрут, войти и выйти из рогатки под оптимальным углом, и повторять это практически бесконечно, с каждый раз значительный прирост скорости.
Есть ли какая-то конкретная причина, по которой в настоящее время у нас нет зонда, разгоняющегося до скоростей, которые оставили бы "Вояджеры" далеко позади? Каковы практические ограничения многократного использования этого метода для доведения датчиков до экстремальных скоростей?
Самым простым объяснением будет то, что в конечном итоге вы наберете достаточно импульса, чтобы достичь космической скорости, и в этот момент вам действительно придется замедлиться, чтобы вернуться на орбиту с гиперболической траектории, описывающей ваше максимальное значение дельта-v, полученное в результате маневра Оберта . (мощный пролет). При пролете без двигателя теоретическим максимальным приростом дельта-v от рогатки будет собственная орбитальная скорость тела, от него просто нечего больше выиграть с точки зрения ускорения космического корабля.
Тогда не имеет значения, сможете ли вы достичь этого во время вашего первого пролета или пролетите мимо другого тела, чтобы позже вернуться к тому же самому много раз. Вы можете увеличить эффективность пролета без двигателя только до 100% импульса, который гравитационное тело может передать вашему космическому кораблю, что составляет вашу начальную скорость плюс орбитальную скорость тела. А с маневрами Оберта вы будете расходовать топливо при каждом пролете.
На самом деле существуют такие чередующиеся орбиты между двумя небесными телами, например, циклерами Олдрина (вот видео одного из таких примеров на YouTube ). И причина, по которой они работают, заключается в сохранении углового момента , что является еще одним способом объяснить, почему множественные такие облеты, которые вы описываете, не сработают. Что ж, они будут работать, но не в плане получения дополнительного импульса из ничего.
Оптимальная траектория выхода из Солнечной системы известна как траектория Крафта фон Эрике .
Практическая максимальная скорость, которую можно получить с помощью гравитационных средств, ограничена количеством раз, когда космический корабль может достичь другого гравитационного тела, чтобы увеличить его скорость, а также силой гравитационного колодца тела. Если космический корабль движется медленно, он может попеременно перемещаться между двумя планетами, увеличивая свою скорость при каждом проходе (и слегка уменьшая орбитальный момент планет, которые он проходит). По мере того, как он движется все быстрее и быстрее, ему нужно будет проходить ближе к планетам, чтобы позволить вернуться на другую планету. В конце концов, проход ближе к планетам приводит к прохождению через атмосферу (замедление корабля), задевание планеты (уничтожение корабля) или отлет от обеих планет (последний проход вызывает незначительное отклонение траектории, а не полуорбиту). вернуться на другую планету).
Пределы гравитационных содействий также обсуждаются на https://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist#Limits_to_slingshot_use , где упоминается «Большое путешествие», совершенное «Вояджером», где планеты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились в линию. таким образом, чтобы "Вояджер" мог увеличивать свою скорость во время пролета массы каждой планеты. Если бы в Солнечной системе была еще дюжина планет, рядом с которыми «Вояджер» мог пройти во время своего путешествия, он мог бы использовать их все, чтобы в конечном итоге двигаться еще быстрее.
Если бы у вас были две черные дыры, вращающиеся вокруг друг друга, из-за их чрезвычайной гравитации вы могли бы, теоретически, иметь возможность переключаться между ними взад и вперед для гравитационных содействий, пока вы не приблизитесь к скорости света.
Еще одно реальное ограничение неограниченного количества гравитационных ассистентов заключается в том, что для того, чтобы совершить проход по точному пути, необходимому для достижения следующего гравитационного колодца, некоторая реактивная масса будет затрачена на коррекцию курса. Уловка-22 здесь заключается в том, что если бы у вас была неограниченная бортовая тяга, вам не понадобилась бы гравитационная поддержка, но если у вас ограниченная тяга, после того, как вы закончите, вы не сможете скорректировать курс, чтобы выполнить следующую гравитационную помощь.
Арон