Почему «Вояджер-1» быстрее всех других космических аппаратов?

Из статьи в Википедии Список искусственных объектов, покидающих Солнечную систему :

Хотя другие зонды были запущены первыми, «Вояджер-1» смог достичь более высокой скорости и обогнал все остальные. «Вояджер-1» обогнал «Вояджер-2» через несколько месяцев после запуска, 19 декабря 1977 года. Он обогнал «Пионер-11» где-то в конце 1980-х, а затем «Пионер-10», став самым удаленным от Земли зондом, 17 февраля 1998 года.

«Вояджер-2» также движется быстрее, чем зонды, запущенные до него, и, таким образом, обогнал «Пионер-11» в 1997 году и обгонит «Пионер-10» где-то в 2021 году.

New Horizons также, вероятно, обойдет зонды Pioneer, но для этого потребуется много лет. Он не обгонит Pioneer 11 до ~2082 года и не обгонит Pioneer 10 до ~2130 года. За исключением непредвиденной гравитации, он никогда не догонит «Вояджеры».

Мой вопрос: почему "Вояджер-1" быстрее всех остальных? Даже New Horizons никогда не сможет обогнать его, даже с его более современными технологиями.

Это хороший вопрос. Вероятно, здесь уже есть ответ, так что не расстраивайтесь, если ваш вопрос закрыт как дубликат. Вы всегда можете попросить продолжение!
@uhoh Я тоже думал, что этот вопрос уже задавали ранее, но я не смог его найти, поэтому задал сам.
Это забавные вопросы :)

Ответы (3)

Я могу добавить один интересный момент о том, почему «Вояджер-1» движется быстрее, чем «Вояджер-2». «Вояджер-1» получил помощь от Юпитера и Сатурна, а «Вояджер-2» — от них, Урана и Нептуна. Таким образом, вы можете подумать, что «Вояджер-2» должен был больше ускоряться за счет ассистов и поэтому должен двигаться быстрее. Но это не так.

Причина в том, что для того, чтобы приблизиться к Тритону, спутнику Нептуна, "Вояджер-2" должен был пролететь перед ведущей стороной Нептуна, что уменьшило его гелиоцентрическую энергию, а не увеличило ее. После пролета мимо Урана «Вояджер-2» имел более высокую гелиоцентрическую энергию, чем «Вояджер-1». Если бы они остановились на этом, «Вояджер-2» теперь двигался бы быстрее, чем «Вояджер-1». Но Нептун замедлил его.

Вот графики гелиоцентрической удельной энергии "Вояджеров-1" и "Вояджеров-2":

Вояджер 1 Вояджер 2

Почему "Вояджер-1" быстрее всех?

Пять аппаратов были отправлены на траекторию выхода из Солнечной системы: «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Новые горизонты». Эти пять миссий были запущены в разные даты, преследовали разные цели и, следовательно, имели разные траектории и разные уровни гравитации. Один из пяти должен был двигаться быстрее всех. Оказалось, что это «Вояджер-1».

Ни одна из этих пяти машин не была отправлена ​​на траекторию с целью сделать ее максимально быстрой. Вместо этого у каждой из убегающих машин были цели миссии. Цели миссии "Вояджера-1" (облеты Юпитера, Сатурна и Титана) сделали его одним из пяти аппаратов с наибольшей гиперболической избыточной скоростью.

Вы можете сделать лучше, чем это! По крайней мере, дайте ссылку на ответ, который объясняет Гранд-тур и возможность зайти так далеко и так быстро посетить так много планет. «Вояджеры» такие быстрые не только потому, что что-то должно быть самым быстрым.
@uhoh На самом деле, если не планировалось, что все пять будут иметь одинаковую скорость, один должен быть самым быстрым, а другой - самым медленным. Не за счет запланированной скорости как таковой , просто потому, что в любой группе движущихся объектов без совпадающих скоростей некоторые из них быстрее других, и один из них является постом группы. С другой стороны, ответ мог бы быть просто: «Путь «Вояджера-1» собрал большую силу гравитации, чем другие», что было бы полным и правильным. И наоборот, ответ мог бы дать полную математику для всех пяти траекторий в 30 000 символов непонятной формулы.
@GypsySpellweaver SE - это больше, чем поиск кратчайшего возможного ответа, который не является неправильным ; хороший ответ объясняет и подчеркивает последствия. Скорости являются результатом взаимодействия эпохи запуска, финансирования и относительного положения планет. Хороший ответ будет включать ссылку на это и удачное выравнивание, которое сделало возможными миссии «Вояджера». Формулы не нужны, и они были бы очень понятны, если бы они были. Я знаю это, потому что я узнал о них здесь, в стеке обмена космическими исследованиями , прочитав отличные ответы Дэвида Хаммена и других! :)
@uhoh Если бы ОП каким-то образом попросил подробное объяснение, я уверен, что в ответе было бы больше деталей. «Почему» все равно получил довольно подробный ответ (пролеты Юпитера, Сатурна и Титана) . OP может узнать больше, как и вы, прочитав другие сообщения или задав дополнительные вопросы. Кроме того, иногда, например, в конце тяжелой недели в конце дня, некоторые люди (добровольно тратя свое время) могут не захотеть повторять то, что они уже сказали полдюжины раз, и все же дать хороший ответ на простой вопрос. . Конечно, при желании вы можете дать более развернутый ответ.
@GypsySpellweaver Я планировал заняться стиркой сегодня днем, немного прибраться и сделать покупки, но теперь все испорчено! :) Хорошо, посмотрю, есть ли что добавить, спасибо!
@uhoh Каждый из нас вносит свой вклад в то, чтобы сделать этот ресурс лучше для других. Конечно, мы лучше всего учимся, объясняя, поэтому ответ может принести вам столько же пользы, сколько и ОП. знак равно

Здесь действуют два фактора. Доминирующим фактором является помощь гравитации, см. ответ Марка Адлера.

Другим фактором является скорость запуска :

  • New Horizons стартовал с гелиоцентрической скоростью 16 км/с. У него был один гравитационный ассист на Юпитере. Это прибавило бы ему в районе 10-12 км/с скорости.
  • «Пионеры» стартовали со скоростью 14,47 км/с. У Юпитера была помощь гравитации, не уверен насчет скорости, полученной на Сатурне.

Я не нашел скорость запуска "Вояджеров". У «Вояджера-1» было 2 гравитационных ассиста, у «Вояджера-2» было 4 ассиста, но один из них снизил скорость «Вояджера» ниже, чем у «Вояджера-1».

График скорости после запуска выглядит так. Скорость падает по мере того, как корабль удаляется от Солнца (= должен выбраться из гравитационного поля Солнца). Много скорости может добавить помощь гравитации, если подойти к планете с правильной стороны (пройти за планетой). Если вы проходите перед планетой, вы замедляетесь.

введите описание изображения здесь

Почему «Вояджер-1» быстрее всех других космических аппаратов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v