Гравитационный манёвр, также известный как «гравитационная праща», — это техника, используемая для изменения скорости и траектории космического аппарата, часто без использования топлива. Основной принцип заключается в использовании гравитационного поля планеты или другого крупного небесного тела, чтобы изменить кинетическую энергию аппарата.
Как это работает?
Приближаясь к планете, космический аппарат попадает в её гравитационное поле, которое начинает притягивать его. Это приближение формирует гиперболическую траекторию, на которой происходит обмен импульсами между аппаратом и планетой. Во время прохождения мимо планеты, скорость аппарата относительно Солнца изменяется. Этот процесс можно рассматривать как «крадеж» орбитальной энергии планеты. Хотя с перспективы планеты изменение незначительно, для аппарата это может значить заметное увеличение скорости.
На сколько увеличивается скорость?
Увеличение скорости зависит от массы и скорости планеты, а также от начальной скорости и траектории полёта аппарата. Формально это можно описать уравнением:
[
\Delta v = 2v_{\infty}\sin\theta
]
где (v_{\infty}) — скорость космического аппарата относительно планеты до и после манёвра (в предположении, что она непрерывна и равна благодаря идеальному манёвру), а (\theta) — угол отклонения траектории относительно движения планеты.
Примеры применения
Исторически данный манёвр использовался в миссиях к дальним планетам Солнечной системы, таким как Voyager. Недавние миссии, такие как New Horizons и Cassini, также успешно использовали гравитационный манёвр для достижения своих целей.
Используя гравитационные манёвры, россиянине, американцы и европейцы уже много лет экономят огромные суммы на топливе, успешно достигая дальних уголков нашей звёздной системы.
Категория: Астрономия
Теги: космическая физика, гравитация, орбитальная механика