Принесет ли выход из плоскости эклиптики пользу межзвездному путешествию?

Помимо очевидного ответа на вопрос о возможности легко избежать более крупных тел в Солнечной системе. Меня в первую очередь интересует механика этой попытки - будет ли какая-то польза от попытки покинуть солнечную систему, скажем... перпендикулярно эклиптике?

Какое направление позволит вам быстрее выйти из-под влияния Солнца, и можете ли вы воспользоваться этой средой, чтобы ускорить процесс?

Ответы (5)

Самый быстрый способ покинуть Солнечную систему — пройти мимо как можно большего количества газовых гигантов и использовать их гравитацию, чтобы стрелять из рогатки быстрее. Поскольку за пределами эклиптики нет планет, было бы невыгодно избегать плоскости эклиптики. Это справедливо до тех пор, пока мы не начнем получать действительно быстрые космические зонды.

Кроме того, прохождение мимо планет даст вам шанс прерваться, пролетев вокруг них, чтобы вернуться на Землю, в случае быстрого катастрофического отказа (вполне возможно).

Просто чтобы доказать это, New Horizons покинул Землю как самый быстрый космический корабль, когда-либо покидавший околоземную орбиту, достигнув орбиты Луны всего за 9 часов. Тем не менее, он никогда не догонит зонды «Вояджер», потому что они использовали гравитацию Юпитера и Сатурна для ускорения. Я не могу выразить это лучше, чем Википедия , так что вот:

New Horizons часто называют самым быстрым космическим кораблем из когда-либо запущенных, хотя зонды Helios, возможно, являются обладателями этого титула в результате увеличения скорости при падении к Солнцу. Однако «Новые горизонты» достигли максимальной скорости запуска и, таким образом, покинули Землю быстрее, чем любой другой космический корабль на сегодняшний день. Это также первый космический корабль, запущенный непосредственно на траекторию ухода от Солнца, для которой требуется приблизительная скорость 16,5 км / с (59 000 км / ч; 37 000 миль в час) плюс потери, и все это должно быть обеспечено ракетой-носителем. Однако это будет не самый быстрый космический корабль, который покинет Солнечную систему. Этот рекорд принадлежит « Вояджеру-1» , который в настоящее время движется со скоростью 17,145 км / с (61 720 км / ч; 38 350 миль в час) относительно Солнца. "Вояджер-1" достиг большей гиперболической избыточной скорости от гравитационных пращей Юпитера и Сатурна, чем "Новые горизонты".

Кроме того, количество объектов в плоскости эклиптики сильно завышено. Космос действительно очень большой, и мы должны очень тщательно планировать, чтобы намеренно доставить космический корабль на другую планету. Даже небольшой промах вызовет проблемы. Там не так много, и можно много выиграть, пройдя через плоскость эклиптики.

В тот день, когда у нас будет космический корабль, способный развивать очень большую тягу в течение длительного периода времени, нам, вероятно, не понадобится этот короткий путь, но на данный момент это бесценный инструмент.

Не могли бы вы использовать гравитацию от газового гиганта и пройти под одним из полюсов или над ним? Эффективно бросает вас перпендикулярно эклиптике?
@Fezter: Абсолютно.
Нет, это не самый быстрый способ покинуть солнечную систему. Смотрите ответ Охотника на оленей.

Есть две основные причины, по которым вы можете выйти за пределы плоскости эклиптики:

  • Вы хотите добраться до определенной звезды.
  • Вы хотите поместить Солнце на прямую линию между вашим кораблем и другой точкой на небе (обычно это звездная система или межзвездный зонд к этой звездной системе), чтобы использовать гравитационную линзу Солнца (то есть пункт назначения начинается примерно в 550-740 а.е.). от Солнца) для достижения потрясающего дополнительного усиления принимаемого/передаваемого радиосигнала (например, 57 дБ на частоте 1,42 ГГц).

В любом случае, траектория, чтобы быстро и правильно вывести вас из Dodge, должна будет использовать движущий маневр перигелия вблизи Солнца (настолько близко, насколько выдержит ваше теплоотведение) после того, как гравитация помогает Сатурну и Юпитеру ( траектория Крафта Арнольда фон Эрике ) . Вы бы выбрали точку перигелия, чтобы повернуть вектор скорости в нужном направлении.

Использованная литература:

  • Полеты в дальний космос и связь: использование Солнца в качестве гравитационной линзы Клаудио Макконе. Спрингер, 2009.
  • Крафт Арнольд фон Эрике, «Отскок Сатурн-Юпитер. Метод выброса высокоскоростного космического корабля из Солнечной системы». Журнал Британского межпланетного общества, том 25, 1972 г., стр. 561–571.
Этот ответ намного лучше принятого. Чтобы хотя бы приблизиться к полезной межзвездной скорости, вам пришлось бы использовать двигательный облет Солнца. Таким образом, подход «Вояджера» далеко не самый быстрый способ покинуть Солнечную систему, как утверждается в другом ответе.
Мне нравится этот ответ. Мне всегда казалось, что Солнце могло бы принести удивительную пользу Оберту, если бы можно было сделать ожог около перигелия. Я рад, что у него есть название: траектория Крафта Арнольда фон Эрике. У XKCD была картинка , но у Рэндалла не получилось.

Эклиптическая плоскость нашей Солнечной системы находится под углом около 60º относительно галактической плоскости нашей галактики.

Млечный Путь имеет диаметр около 100 000 световых лет (30 кпк) и в среднем около 1000 световых лет (0,3 кпк) в толщину. Это означает, что когда вы покидаете Солнечную систему вдоль нашей плоскости эклиптики, вы можете посетить звезды по соседству с нами, но вы «быстро» покидаете галактику. Вы можете использовать помощь гравитации от одного из газовых гигантов, чтобы направить свою траекторию в галактическую плоскость, что позволит вам посетить гораздо больше звезд.

Предполагая, что у вас достаточно энергии для постоянной тяги в 1 г.

В межзвездном путешествии плоскость эклиптики практически не имеет значения. Если ваше направление движения в целом находится под прямым углом (90°) к плоскости, то нет особого смысла обходить все препятствия в Солнечной системе.

@Erik Если у вас постоянная тяга в 1 г, зачем вам отвлекаться на помощь гравитации? Разве это не то же самое, что проехать 50 миль в сторону от дороги, чтобы сэкономить копейки на топливе?
@Erik - Как вы переносите это на плоском векторе в перпендикулярный к плоскости с помощью рогаток? Вы просто ускоряетесь в неправильном направлении, и вам придется сжигать одинаковое количество топлива, чтобы направить свой космический корабль перпендикулярно плоскости, независимо от того, как долго или быстро вы ускоряетесь параллельно ему. Что мне не хватает?
@JamesJenkins - вам всегда понадобится дополнительная энергия, которую дает рогатка. Возможно, вы захотите сбежать от Солнца быстрее, или вы можете захотеть, чтобы гравитационный ассистент спасательного люка предоставлял, если ваш 1-граммовый диск не запускается ...
@TildalWave Все, что вы делаете, это стреляете из рогатки, скажем, по Юпитеру с наклоном Юпитера в 90 градусов.
@ Эрик - Чёрт, ты прав. Не знаю, как я пропустил это, когда отдохнул, и теперь, когда я вот-вот впаду в кому, это кажется детской игрой. Думаю, все эти разговоры о равнинах заставили меня переключиться на 2D. :)

Мы могли бы ответить на этот вопрос с большей ясностью, если бы знали каждую частицу материи в нашей звездной системе. В дополнение к помощи гравитации, передача скорости через удары (управляемые или нет) может столкнуться. Таким образом, обладая точным знанием орбит каждого астероида, мы могли бы без особых усилий создать цепочку гравитационных содействий и/или событий столкновения с телом, которые привели бы к максимальной межзвездной скорости, достижимой современными средствами.

Этот метод страдает от чрезвычайно убывающей отдачи при крошечных массах, огромной сложности эластичной передачи импульса от столкновений на скорости в десятки километров в секунду и невероятно большого количества времени, необходимого как для использования всех возможных микрооптимизаций, так и для их расчета . .
Принесет ли выход из плоскости эклиптики пользу межзвездному путешествию?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v