Виктор Руденко
сентябрь 2017.
6436

Через какое время запущенный в наши дни аппарат догонит «Вояджер-1», запущенный 40 лет назад?

Ответить
Ответить
Комментировать
5
Подписаться
5
3 ответа
Поделиться

Скорость космических аппаратов миссии Вояджер можно узнать в режиме реального времени из сайта NASA17 км/сек и 15.4 км/сек, соответсвенно для миссий Вояжер 1 и 2. Они уже находятся на расстоянии 139.7 а.е. (2.08×10¹⁰ км) и 115.3 а.е. (1.72×10¹⁰ км). Очевидно, чтобы их догнать, нужно лететь быстрее. Самым быстрым космическим аппаратом, запущенным с Земли, был New Horizons (Новые Горизонты, 2006), покинувший Землю со скоростью 16.26 км/сек для исследования системы Плутона, а затем и пояса Койпера. Ниже приведен график гелиоцентрической (относительно Солнца) скорости миссии New Horizons в зависимости от расстояния до Солнца (в астрономических единицах, а.е.)

Видно, что гравитационный маневр вокруг Юпитера позволил увеличить скорость аппарата приблизительно на 3 км/сек. На расстоянии 100 а.е. ожидаемая скорость будет 13 км/сек, что на 4 км/сек меньше, чем у Вояджер 1. 

Как же догнать Вояджер 1? Посмотрим на график их скоростей из википедии

Синяя линия на рисунке показывает поведение 3-ей космической скорости в зависимости от расстояния до Солнца (в а.е.). Красная линия соответствует поведению скорости Вояджер, стартовой энергии (скорости) которого, хватило бы разве что добраться до Сатурна. Однако гравитационный маневр (gravitational slingshot) при пролете Юпитера увеличил скорость аппарата на 17 км/сек. Так же эффективно увеличил скорость аппарата и Сатурн. Из графика видно, что такие же гравитационные маневры были осуществлены при пролетах Урана и Нептуна. В результате, гравитационное воздействие Солнца было с большим запасом преодолено и на выходе из Солнечной Системы Вояджер имел уже скорость 17.4 км/сек. 

Если включить в полет космического аппарата дополнительную возможность гравитационного маневра вокруг и Земли и Венеры, то скорость на выходе из Солнечной системы может быть доведена вероятно до 20 км/сек (здесь конечно нужны прецизионные расчеты). В этом случае, избыток в скорости в 3 км/сек на выходе из Солнечной системы позволит догнать космический аппарат Вояджер 1 приблизительно за 220 лет. Если же избыток в скорости довести до 10 км/сек (что маловероятно на сегодня), то для обгона Вояджер 1 нужно будет около 66 лет.  

Так что догонять Вояджеры не стоит. Они свою функцию продолжают прекрасно выполнять будучи носителями послания землян внеземным цивилизациям, записанного на золотом диске на всех языках мира.

38
-1

на всех языках мира

Лол

-2
Ответить

Насколько понимаю, приведенный график скоростей относится всё-таки ко второму Вояджеру, а не первому

+1
Ответить

Сюзанна,спасибо за ответ. Если можно корректирующий вопрос. Вы приводите пример того как за Вояжером-1 полетит аналогичный аппарат. А что если за ним полетит то что будет использовать и силу планет и солнечный парус? И будет изначально разгонятся с помощью лазера?

Космические зонды весом всего в один грамм каждый будут выведены на орбиту Земли, после чего ускорены с помощью лазерного луча. Каждый зонд будет нести крошечные сенсоры и передатчики для связи с Землёй. Кроме того, систему можно будет создавать и улучшать постепенно, поскольку даже использование более тяжёлых зондов или менее мощного лазерного луча позволит исследовать отдалённые части Солнечной системы.

Система предполагает использование лазера мощностью от 50 до 70 гигаватт — это позволит всего за десять минут разогнать зонд с метровым парусом до 26% скорости света

0
Ответить
Ещё 2 комментария

В ответе рассмотрена баллистическая траектория космического аппарата, когда все горючее расходуется для выходе из атмосферы. Если же есть возможность ускорение движения космического аппарата во время полета, безусловно скорость аппарата будет возрастать по мере ускорения. На сегодня есть множество таких проектов в процессе разработки.

+2
Ответить

Совершенно верно Дмитрий. Найти график движения Вояжер 1 мне не удалось. Однако логично предположить, что у них должны был быть идентичные графики движения, так как полеты их проходили практически одновременно, хотя и в разных направлениях.

+1
Ответить
Прокомментировать

Не догонит. Потому что вопрос не совсем корректен. Основную скорость Вояджер-1 приобрел не при помощи ракеты, а при помощи так называемого "

гравитационного маневра". Точнее двух. А сейчас конфигурация планет уже не та.

Гравитационный маневр, это такая штука, когда аппарат (грубо говоря) роняют на небесное тело, но чуть-чуть промахиваются. Вот и Вояджер-1 так роняли, сначала на Юпитер, потом на Сатурн. В физические тонкости вдаваться не буду, не моя, прямо скажем, область, но суть в том, что при таком маневре, аппарат "крадет" чуть-чуть энергии у планеты, тормозя ее. А сам разгоняется, сталобыть. Поскольку масса аппарата ничтожна по сравнению с планетой, то и торможение планеты прямо скажем, ничтожно. Но суть не в этом.

Суть в том, что самая мощная, из  когда либо летавших ракет, это Сатурн-5. И последний свой полет такая ракета совершила за 4 года до запуска Вояджера.  С окончанием космической гонки ракеты развивались в несколько ином направлении, да и уже к 1970м годам, из ракет на химическом топливе выжали, конечно, не теоретический предел, но подобрались весьма близко к практическому. Улучшения с тех пор, конечно были, но не в разы. Так что дело тут не в современных технологиях, а в том, насколько большую ракету вы готовы построить.

Lev Khomakотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
9
-5

Лев,спасибо за ответ. Гравитационный маневр это прекрасно, а что если следующий аппарат будет использовать Гравитационный маневр+солнечный парус+ начальное ускорение с помощью лазера с земли? (Филипп Любин из Калифорнийского университета такое выдумал)

0
Ответить

ну а что если он будет снабжен варп-драйвом?

1) ускорение лазером с земли это пока чисто умозрительная технология. Гипотетически возможно, но такой технологии пока нет и ближайшие много лет не предвидеться.

2) Солнечный парус все еще довольно экспериментальная техология. Там ни о каких сверхскоростях речи не идет. К тому же, если мы будем догонять вояджер, мы будем отдаляться от солнца, и эффективность паруса будет падать катастрофически.

у нас есть новые материалы и вообще миниатюризация всего, но вот с точки зрения ускорения космических аппаратов, у нас есть все те же ракеты и гравитационные маневры. 

Нет, в принципе, если поставить задачу именно "догнать и перегнать" вояджер, вгрохать милларды долларов и лет 15 на разработку, то это реалезуемо. Но какой смысл?

0
Ответить

Смысл тут не причем. Ситуация буквально в вакууме.

эффективность паруса будет падать катастрофически

Разве хоть что то отнимет ту скорость которую зонд получит от паруса?

Технологии умозрительные но  при этом не противоречат ни одному физическому закону.

0
Ответить
Ещё 1 комментарий

Дело не только в том что возможно, но и в том, что осмысленно. Ставить парус на аппарат, который мы посылаем как можно дальше от солнца - ну, скажем, не самое идеальное расходование ресурсов.
Вполне может оказаться, что усложнение и утяжеление конструкции может сожрать всю пользу от его установки.
А огромных лазеров у нас нет. И они вполне могут оказаться крайне непрактичной идеей. Как и большинство футуристических идей, в принципе.

+1
Ответить
Прокомментировать

Этот ответ написан и доступен на

Этот ответ написан и доступен на Яндекс Кью

Вояджер 1 набрал такую скорость с помощью гравитационных маневров, что даже не знаю, на сколько должна быть быстрее ракета, чтобы догнать объект, который летит 62 140 км/ч (17 000м/c) и отдалился от нас на расстояние 138 астрономических единицах (около 21 миллиарда километров). Свет с Земли достигнет его через 20 часов. А там уже делите скорость света и придумывайте скорость догоняемого. Сейчас самая быстрая космическая ракета способна лететь со скоростью 64 500 км/ч это Saturn V (моя любима, как же мне она нравится.....), так что без гравитационных маневров разница будет порядком 2 км/ч на сближение, а это порядком 1 миллион и 200 тысяч лет))) Можно сократить это число даже в 10 раз за счет всяких моневров и технологий будущего ракетостроения и всё равно будет не раше рандеву, чем через 60 миллионов лет. Вот такая штука скорость и время. 43 года полета на придельной скорости. Пиши "прощай".

1
0

МОневров на прИдельной скорости?

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью