Насколько близко к Юпитеру должен подойти космический корабль, чтобы получить максимальную поддержку гравитации и бонус эффекта Оберта при выходе за пределы Солнечной системы?

Учитывая, что цель космического корабля — покинуть Солнечную систему как можно быстрее, насколько глубоко в гравитационном колодце Юпитера будет оптимально, чтобы помочь в орбитальном направлении планеты? Максимальная орбитальная скорость Юпитера, равная 13,7 км/с, устанавливает абсолютный верхний предел гравитационного воздействия, но какой вклад может внести эффект Оберта?

Juno теперь достигает 4200 км от вершин облаков (по некоторому определению вершин облаков). Поможет ли это высокоскоростному космическому кораблю снизиться до 0 км и тут же запустить последнюю двигательную ступень мгновенного действия? Аэрогравитация поможет только изменить угол наклона, а не увеличить максимальную скорость выхода из Солнечной системы, верно?

Ответы (1)

Если вы ищете чистую скорость, ваш космический корабль должен подойти как можно ближе к Юпитеру, не слишком взаимодействуя с его атмосферой. Помните, что над вершинами облаков есть атмосфера. Вы правы насчет помощи аэрогравитации - помощь аэрогравитации использует аэродинамическую подъемную силу для достижения наибольшего изменения направления, однако это происходит за счет некоторой скорости из-за сил аэродинамического сопротивления :

  • Сопротивление, вызванное подъемной силой: это побочный продукт подъемной силы, которую вы создаете. Ни одно крыло не создает подъемную силу на 100%, поэтому вы потеряете больше скорости, чем изменение вектора, которого вы достигли.
  • Паразитическое сопротивление: это сопротивление корпуса космического корабля при прохождении через атмосферу.

По сути, будет расстояние, на котором потери сопротивления атмосферы будут точно противодействовать выигрышам из-за эффекта Оберта, чтобы получить максимальную отдачу от маневра, который вы хотите, чтобы ваш космический корабль находился прямо над этой точкой. Чтобы рассчитать это, вам нужно смоделировать корпус вашего космического корабля и выполнить некоторые расчеты того, какое сопротивление он будет производить.

Некоторые другие соображения:

  • Если вы собираетесь попасть в атмосферу, вам нужно подумать, как это повлияет на конструкцию космического корабля с точки зрения тепла и напряжения.
  • Интенсивное излучение Юпитера потребует экранирования, возможно, добавляя достаточно веса, чтобы компенсировать выигрыш Оберта.
Есть ли у вас какие-либо предположения о том, насколько больше «Вояджер», или «Галилео», или «Кассини», или «Новые горизонты», или «Юнона» могли бы физически увеличить скорость вдали от Солнца, если бы они для этого шли по траектории пролета мимо Юпитера, а не использовали Юпитер для достижения своей реальной цели? цели науки?
Не знаю, слишком много факторов, которые я не могу оценить. Одним из них является радиационное облучение, например, насколько близко Кассино сможет подобраться к Юпитеру, не поджарившись.
Радиационный пояс Юпитера выглядит как тор вокруг него, как пояса Ван Аллена. Юнона на самом деле приближается к Юпитеру отчасти потому, что там безопаснее. Тем не менее, я собирался провести более простой орбитальный мысленный эксперимент, даже предполагая, что проблемы с радиацией нет.
Боюсь, расчет эффекта Оберта выходит за рамки моих возможностей.
Насколько близко к Юпитеру должен подойти космический корабль, чтобы получить максимальную поддержку гравитации и бонус эффекта Оберта при выходе за пределы Солнечной системы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v