Ilya Ferapontov
июнь 2015.
2715

Какую максимальную скорость может набрать космический аппарат с помощью гравитационных маневров в Солнечной системе?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
9
3 ответа
Поделиться

Для начала стоит уточнить, что гравитационный маневр — это не просто пролет мимо планеты с увеличением скорости. Меняется также траектория, поэтому очень сложно использовать гравитацию всех планет Солнечной системы. Чтобы это сработало нужно уникальное их расположение на орбитах. Но предположим, что они как раз в этом положении. Тогда можно посчитать.

Используем все планеты Солнечной системы, Луну и Плутон. Итак: у Меркурия скорость можно увеличить почти ровно на 3 километра в секунду, Венера придаст максимум 7.3 км/с, Земля - 7.9, Луна - 1.6, Марс - 3.5, Юпитер - 42.7, Сатурн - 25.6, Уран - 15.2, Нептун - 16.7, Плутон - 1 км/с.

Осталось сложить, получается 117.2 км/с. Орбитальная скорость будет постепенно понижаться из-за притяжения Солнца. Так что от Плутона аппарат будет удаляться со скоростью где-то около 100 км/с. Этой скорости достаточно чтобы покинуть Солнечную систему.

Иван Ерохинотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
14

А если несколько раз совершать маневр возле одной планеты? Например, Мессенджер при полете к меркурию дважды совершал такой маневр около Венеры.

+1
Ответить

Такими же примерами являются Кассини и Розетта. Более того, нужны идеальные условия для достижения максимального прироста скорости. Новые Горизонты увеличил свою скорость на 14.5 км/с при маневре около Юпитера.

+3
Ответить

Если мы говорим о максимальном ускорении, получаемом от каждой планеты, то не получится маневрировать у каждой планеты дважды. Те 7 километров в секунду, которые аппарат получит от Венеры, поднимут его на более высокую орбиту, так что чтобы суметь вернуться к Венере придется тормозить. Мессенджер же не разгонялся, он наоборот, использовал Венеру чтобы сбросить скорость, перейти на более низкую орбиту, к Меркурию. Он еще кстати и три раза у Меркурия гравиманевр делал, тоже чтобы затормозить.

> Более того, нужны идеальные условия для достижения максимального прироста скорости.

Ну так я и говорил об идеальных условиях и об идеальном положении планет.

+1
Ответить
Ещё 3 комментария

Бггг! Космопихота... Хочешь быстрее - тормози. Ниже орбита, выше скорость. Вы бы хоть поделили задачу на достичь наибольшую скорость: а) внутри системы б) выйдя из системы.

а) овер питцот км/c
б) 15 км/c

0
Ответить

Если затормозить в самой низкой точке орбиты, то скорость будет все-таки понижаться, что и делал Мессенджер.


И с чего это внутри системы скорость гораздо выше?

0
Ответить

Если тормозить на орбите, то она понизится, а скорость вырастет. Какая первая космическая Солнца? Вооооооот. А если на манёврах зайти на Нептун, и с него спикировать к Солнцу, то у поверхности пройдёшь уже ближе ко второй того же Солнца. Не сильно быстрее но дофига. Вы же при этом всю  накопленную к перемирии потенциальную обратите в кэш.

0
Ответить
Прокомментировать

Прибавочная скорость при гравитационном маневре зависит не от первой космической скорости тела, а от его орбитальной скорости. Грубо говоря, космический аппарат "протаскивается" за собой планетой или луной на гравитационном "поводке". Чем массивнее планета, тем длиннее поводок, поэтому чаще всего для таких маневров используют Юпитер, так как в его гравитационный колодец легче "попасть", но в теории можно разогнаться и о Меркурий, если вы 100% уверены, что не разобьёте аппарат о его поверхность или не пролетите мимо с минимальным результатом.

Максимальный разгон получается тогда, когда вы полностью разворачиваете аппарат о планету, пролетая мимо по параболе. Если предположить, что планеты выстроены так, что это возможно сделать о все 7 планет (кроме Земли), то максимальная добавочная скорость — это сумма орбитальных скоростей всех этих планет:

Меркурий — 47.87 км/с

Венера — 35.02 км/с

Марс — 24.13 км/с

Юпитер — 13.06 км/с

Сатурн — 9.66 км/с

Уран — 6.80 км/с

Нептун — 5.44 км/с

Выходит добавка около 142 км/с. Сюда суммируются потери скорости из-за действия гравитации Солнца и начальная скорость, с которой КА покинул Землю. Но, естественно, это очень нереалистичный сценарий. В реальности Вояджер 2 не выходил за пределы 35 км/с относительно Солнца, и сейчас движется со скоростью примерно 17 км/с, совершив маневры вокруг Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и выйдя за пределы Солнечной системы, а Кассини сумел набрать в пике около 45 км/с, два раза ускорившись о Венеру.

4
Прокомментировать

Полагаю, что порядка +500км/c. Это первая космическая Солнца, собственно у его поверхности и надо гравитационные гонки гонять. Не забудьте взять с собой жаропрочный скафандр и прохладительные напитки.

ЗЫ Да, если мыслить в галактических масштабах, то еще надо добавить 200км/c самого Солнца

-5

Минусуем? Предложите свою схему драга, отличную от пикирования к поверхности Солнца.

+1
Ответить
Прокомментировать
Ответить