Swing By - Astro haraburdu
Uverejnila Denise. Publikované vo vesmíre
Obratový manéver (niekedy sa tiež vykonáva pomocou Fly-by, Prak alebo Gravitačný asistent využíva gravitačnú silu planét na zrýchlenie alebo spomalenie kozmickej lode. Keď ľahká kozmická loď letí blízko k pomerne ťažkému nebeskému telu, absorbuje z nej určitú energiu. Je možné meniť rýchlosť aj smer letu.
Šikovní plánovači misií nechajú svoje vesmírne sondy cestovať po komplikovaných obežných dráhach vesmírom, aby šetrili palivo a tým aj náklady. Neposielajú sondy priamo na miesto určenia, ale nechávajú ich lietať blízko rôznych planét, aby získali dostatok hybnej sily na dlhú cestu.
Otočný manéver sa často úspešne využíval pri cestovaní vesmírom.
Cestujte do vonkajšej slnečnej sústavy
Ak to ide zo Zeme do vonkajšej slnečnej sústavy, musia sa vesmírne sondy urýchliť, aby dokázali prekonať veľké vzdialenosti v čo najkratšom čase.
Vesmírna sonda Galileo neletela priamo k Jupiteru, skôr sledovala komplikovanú cestu slučky. Viackrát prešla okolo Zeme a nabrala na obrátkach.
Galileo bol zakaždým o niečo rýchlejší. Týmto spôsobom sa dala udržať nízka spotreba paliva, pretože sonda prijímala energiu potrebnú na let zo Zeme a Venuše. Planétu takpovediac využívala ako čerpaciu stanicu. Viac informácií o misii sondy Galileo na Jupiter sa nachádza na stránke „Misie Jupiter“.
Prejdite do vnútra slnečnej sústavy
Ak pôjde do vnútra slnečnej sústavy zo Zeme, musia sa vesmírne sondy spomaliť, inak by ich priťahovanie slnka robilo čoraz rýchlejšie. Nemusíte prekonávať príliš veľké vzdialenosti, takže nepotrebujete vysoké rýchlosti.
Ale keď je sonda na cieľovom objekte, mala by tam zostať a nemať okolo nej zoom, takže je potrebné brzdenie. Pri brzdení sa tiež využíva palivo, ktoré je možné ušetriť brzdením pomocou manévru otočením.
Tu máme ako príklad trajektóriu Merkúrovej sondy Messenger. Aby neminul svoj cieľ, Messenger použil na spomalenie planéty Zem a Venuša a dokonca aj Merkúr. Messenger minul Venušu dvakrát a Merkúr trikrát, aby sa zbavil kinetickej energie a spomalil ju.
Takto vzniká táto zvláštna trajektória, vďaka ktorej sa okolo kríkov vkrádajú poslovia ako mačky. Hlavné však je, že nakoniec dosiahne svoj cieľ! Messenger sa začal v roku 2004 a do spoločnosti Merkur sa dostal v roku 2011.
Ak sa malé telo priblíži k oveľa väčšiemu a ťažšiemu, ovplyvňuje to jeho gravitácia. To platí pre kozmické lode, ako aj pre malé telesá, ako sú asteroidy, meteority, kométy a dokonca aj menšie kamene, vrátane prachových častíc.
V závislosti na vašej vlastnej dráhe letu sa môžu stať rôzne veci:
Zrážka
Ak sa malé nebeské teleso, ktoré sa pohybuje našou slnečnou sústavou, príliš priblíži k jednej z planét, dostane sa do svojej gravitačnej oblasti. To môže viesť k tomu, že je priťahovaný k planéte (alebo slnku) a opúšťa svoju pôvodnú obežnú dráhu.
Ak sa dostane príliš blízko k veľkému protivníkovi, môže sa stať, že ten malý (asteroid alebo kométa) už nemôže uniknúť a naraziť do veľkého.
Takýto incident bolo počuť naživo Kométa Shoemaker-Levy byť sledovaný. Kométa sa dostala pod vplyv gravitácie z Jupitera a bola rozbitá na veľa malých kúskov Jupiterovými gravitačnými silami, ktoré sa potom ponorili do atmosféry plynného obra a zhoreli.
Bolo to prvýkrát, čo sa niečo také pozorovalo a dostalo sa mu veľkej pozornosti na celom svete. Napríklad, ak sa pozriete na povrch Mesiaca a všimnete si veľa kráterov s nárazmi, zdá sa, že také zrážky sú celkom bežné.
Akcelerácia
Veľká planéta môže tiež pôsobiť ako prak na malom tele, ktoré prechádza blízko nej. Ovplyvňuje ho tak, že mení svoju trajektóriu a dáva mu trochu svojej vlastnej hybnosti. Táto dodávka energie má veľké účinky na malé telo, pretože výrazne naberá na rýchlosti.
Jupiter je najväčšia z planét a má tiež najväčšie gravitačné pole. To siaha ďaleko do vesmíru a trochu to ovplyvňuje aj vzdialený Saturn. Jupiter je najväčší prak, aký máme.
Mnoho objektov, ktoré svišťajú vesmírom a pravdepodobne zasiahnu Zem, sú Jupiterom odklonené a vyhodené späť do vonkajších oblastí slnečnej sústavy.
Keby Jupiter neexistoval, veľa veľkého priestoru by si našlo cestu na Zem a spôsobilo by obrovské škody na jej povrchu...
Spomalenie
Rovnako ako sa dá niečo zrýchliť, tak klesá aj energia a rýchlosť. V zásade ide o rovnaký proces:
Malé telo sa priblíži k telu, ktoré je v porovnaní s ním veľmi veľké, dostane sa do svojho gravitačného poľa a zažije zmenu smeru aj zmenu rýchlosti. Iba tentoraz sa kinetická energia prenáša z malého na veľký.
Za tým stojí tajomstvo smeru pohybu planéty. Každá planéta sa pohybuje okolo slnka, takže sa nezastavuje a čaká na vesmírnu sondu.
Teraz záleží na tom, či sa z pohľadu vesmírnej sondy alebo iného malého telesa planéta pohybuje smerom k nej alebo od nej. V prvom prípade je sonda zrýchlená, v druhom prípade spomalená.
Môžete si to predstaviť lepšie, ak si myslíte o tenise: lopta letí. Ak posuniem tenisovú raketu k nej a trafím ju, lopta získa viac energie a zrýchli sa, zmení smer letu a letí späť na druhé pole.
Lopta letí. Ak tenisovú raketu posuniem mierne dozadu a lopta sa od nej odrazí, stratí časť svojej kinetickej energie a spomalí sa. Mení svoj smer letu a v takom prípade zvyčajne spadne na zem (tu opäť hrá rolu gravitačná sila, ktorú teraz ignorujeme).
Kolísanie na obežnú dráhu
Je tiež možné, že malé telo zachytí väčšie. Dráha malého sa mení tak, že odteraz obieha okolo veľkého a nemôže sa z neho dostať. Asi takto asi veľké plynové planéty zhromaždili svoje početné mesiace.
Len čo vesmírne sondy dorazia do cieľa, otočia sa tiež na obežnú dráhu okolo tejto planéty alebo asteroidu. Týmto spôsobom zostávajú dlhšie na mieste, aby mohli robiť pozorovania, a môžu tiež skúmať planétu zo všetkých strán.
Čo sa stane s malým asteroidom alebo kométou, keď sa dostanú príliš blízko k veľkej planéte, závisí od mnohých faktorov a náhod:
- Ako blízko k nemu prichádza?
- Ako sa obaja pohybujú smerom k sebe?
- Akou rýchlosťou sa tam dostane?
- V akom uhle sa blíži k planéte?
Keď je samozrejme vyslaná vesmírna sonda na výkyv planéty, nič nie je ponechané náhode. Trasa požadovaná pre požadovaný efekt sa počíta a plánuje dlho vopred a potom sa musí presne dodržať. Medzitým boli použité všetky štyri varianty priblíženia vesmírnej sondy k planéte:
- Urýchlenie misií vo vonkajších oblastiach slnečnej sústavy (napríklad Voyager, Galileo, Cassini .)
- Spomalenie pri ceste na Merkúr (napr. Mariner 10 a Messenger)
- Kolísanie na obežnú dráhu (s Galileom okolo Jupitera, Cassini okolo Saturna .)
- Cielená havária sondy po skončení misie (napríklad Galileo na Jupiteri a SMART na Mesiaci)
Prvý manéver s obratom vykonal Apollo 13 v roku 1970, ale dosť nedobrovoľne. Vesmírnu loď obsadili 3 astronauti, ktorí sa chystali odletieť na Mesiac. Cestou explodovala kyslíková nádrž, takže sa všetci traja museli čo najskôr vrátiť na Zem, kým im nedýchal vzduch. Namiesto pristátia na Mesiaci (ako sa pôvodne plánovalo) ho obehli a pomocou jeho gravitácie urýchlili svoju vesmírnu loď smerom k Zemi. Našťastie sa včas vrátili domov živí.
Mariner 10 v roku 1973 použil gravitáciu Venuše na spomalenie. Priletel na Merkúr vo vnútri slnečnej sústavy. Vždy existuje problém, že gravitačná sila slnka je taká silná, že vesmírne sondy sa zrýchľujú akoby samy od seba. Preto musíte brzdiť na ceste, aby ste sa mohli priblížiť k cieľu, ako je Merkúr.
V opačnom smere použili Voyager 1 a 2 obrie planéty Jupiter a Saturn ako „odrazový mostík“, aby mohli pokračovať v ceste k vonkajším častiam slnečnej sústavy. Voyager 2 zrýchlil na Jupiteri a Saturne metódou výkyvu a bol schopný dosiahnuť Neptún do 12 rokov. Bez ďalšieho impulzu by cesta trvala dvakrát tak dlho!
Otočné manévre sa dnes používajú takmer vo všetkých vesmírnych misiách.