Естественные науки

Про разгон космических кораблей, за счёт массивных тел, типа Юпитера.

Часто в научно-популярных фильмах любят говорить, как корабль летит в сторону Солнца или Юпитера и за счёт большой гравитации этих тел разгоняется, и преодолев по дуге космическое тело продолжает своё путешествие к цели уже с увеличенной скоростью. Когда дело касается фантастики то тут ничего удивительного, но недавно я посмотрел фильм в котором говорилось о том, что реальный аппарат направленный к Плутону разгонялся гравитацией Юпитера. Это уже не фантастика. Но ведь такое считается невозможным! Когда тело приближается к массивному телу оно разгоняется, но когда удаляется от него оно замедляется. В итоге прибавок в скорости нет!

Ну вот вопрос то собственно в том и заключается: если РЕАЛЬНЫЙ аппарат использовал ускорение гравитацией, то как он решал проблему уменьшения скорости при удалении от Юпитера?
гравманевр используется во всех дальних полетах. даже полет к Марсу может использовать для экономии небольшие гравманевры от Земли и Марса за счет хитрой траектории.

я тоже когда-то столкнулся с этим вопросом и немного поломал голову, как это.

Ответ на ваш вопрос таков: если рассматривать пролет аппарата в СО, привязанной к Юпитеру, это - обычное кеплерово движение по гиперболе, подлетая - ускоряется, отлетая - тормозится, причем на равном расстоянии равная скорость что при подлете, что при отлете.
Предположим, что аппарат летел строго по радиусу от Солнца и повернул после Юпитера на 90 градусов, полетел по касательной к его орбите.
Тогда в невращающейся ИСО получится, что при подлете была скорость V, а после пролета - V+орбитальная скорость Юпитера.

можно это представить как мячик, который кинули поперек дороги и он стукнулся об бампер КАМАЗА, едущего 100км/ч .в ИСО КАМАЗа у него была скорость вдоль оси дороги 100км/ч (и еще малая составляющая поперек дороги). После упругого отскока составляющая поперек дороги не изменится, а аоставляющая вдоль дороги поменяет знак, мячик отскочит со скоростью в те же 100км/ч вперед.
но для наблюдателя с обочины после удара мячик полетит со скоростью 200км/ч.

собственно так и отлетают шарики в настольном теннисе.
Евгения Серафименко
Евгения Серафименко
75 118
Лучший ответ
Владимир Шубитидзе С КАМАЗом - интересно, постараюсь разобраться (если мячик стукнется о лобовое стекло приближающейся машины - всё ясно; это я использовал при выводе уравнения адиабатного процесса идеальных газов на основе МКТГ). Впрочем, если опять подойти крайне утрированно, без использования гравитации Юпитера КА летит с постоянной скоростью по прямой; с использованием - по гиперболе. Хотя гипербола "длиннее" прямой, но в конечном итоге получается значительный выигрыш во времени (этого должны доказать расчёты).
Валерий Федоров Дополнительно почитал ещё. Теперь дошло. :) Значит получается, что только за счёт движения самого Юпитера по орбите небольшой разгон и происходит. Но тогда получается, что об Солнце то разогнаться не получится?!
Гуглить не стал - лень. Приведу своё, утрированное "объяснение", хотя оно, может быть, не совсем то. Пусть скорость косм. аппарата (КА) до вхождения в поле гравитации Юпитера равна с0. Пусть после входа в него КА преодолел расстояние Р1 и разогнался до скорости 3с0. Затем начал участок замедления. Если на этом участке требуется пролететь расстояние не Р1, а Р2, что значительно меньше, чем Р1, то и скорость КА будет падать не до первоначального с0, а, скажем, до 2с0. Использование гравитационного разгона налицо...
Даже не то! Что-то тупил. Ведь одно дело летать с малой скоростью с0, а другое - с изменяющейся скоростью с0-3с0-с0 - ведь во втором случае средняя скорость будет больше и, следовательно, время на путь будет меньше!
"В итоге прибавок в скорости нет!.." Выезжаешь из города со скоростью 30 км/ч (населённый пункт, скорость ограничена), на трассе разгоняешься до скорости 120 км/ч и, доезжая в другой населённый пункт, сбавляешь скорость до первоначального, 30 км/ч. Теперь сравните это с движением при постоянной скорости 30 км/ч. Чуете разницу?
Прибавки в скорости нет, зато есть выигрыш во времени!
Евгения Серафименко см. мой ответ.

я тоже когда-то столкнулся с этим вопросом и немного поломал голову, как это.
У уэлса чтото было со створками препятствующими гравитации. Мальчик потом улетел))) не ты ли тот мальчик
Arman Tankaev
Arman Tankaev
64 402
Валерий Федоров Нет не я. Ты остаёшься.
Если коротко, то Юпитер "тащит" за собой аппарат по орбите во время маневра, соответственно, скорость аппарата относительно Солнца увеличивается.
Гугли "гравитационный маневр"
Вообще-то ваше утверждение (что нет прибавки скорости) неверно.
В системе отсчета, в которой Юпитер изначально неподвижен, корабль в его поле движется по гиперболе, грубо говоря - изменяет направление скорости. Но по закону сохранения импульса Ю. тоже должен приобрести некоторую скорость. Значит, в этой ИСО Ю. приобрел кинетическую энергию, соответственно - на столько же уменьшилась кинетическая энергия корабля (а в сумме не изменилась).
В других ИСО суммарная энергия системы тоже не меняется, но найдется ИСО, в которой, наоборот, энергия Ю. уменьшилась (снизилась скорость), а энергия корабля возросла. При определенных условиях (когда Ю. движется в определенном направлении с большой скоростью) - такой ИСО является связанная с Солнцем. Что нам и требуется.
Рано или поздно и на твой вопрос дадут ответ.
Все правильно пишут, но длинно.
Продольная скорость аппарата сохраняется без изменения после разгона и торможения. Но при пролете мимо планеты добавляется поперечная скорость. Она прибавляется (векторно) к продольной и меняеи направление полета.
если зайти под правильным углом и скоростью, то скорость не теряется. а наоборот увеличивается.
Гугли школьный курс физики про центростремительное и центробежное ускорение. Кинематика - это вроде класс седьмой.
Валерий Федоров Эту тему я хорошо знаю. Но при чём тут это?
Гравитационный маневр используют все КА, летающие в космос дальше, чем расположена максимальная по высоте геостационарная орбита.
А твоя проблема в том, что ты не учитываешь гравитацию звезды, как третьего тела. Заходя под разными углами, можно увеличить импульс или уменьшить его, используя пертурбацию для замедления до низших космических, для входа в атмосферу или для посадки. Это же школьный курс, блин.
Андис Иванов
Андис Иванов
4 488
Валерий Федоров Кстати да. Интересная мысля! :)

Похожие вопросы