Gravitationsunterstützung von anderen Körpern als Planeten

Gravitationshilfen sind ziemlich wichtig für interplanetare Reisen. Die NASA verwendet sie hauptsächlich, weil sie Zeit, Energie, Treibstoff und Kosten sparen können. Aber bisher haben alle Gravitationsschleudern die Schwerkraft eines großen Planeten (wie Jupiter) genutzt, um die Sonde weiter in den Weltraum zu treiben.

Ist es möglich, etwas Kleineres wie einen Kometen zu verwenden, um eine Schwerkraftunterstützung für Raumfahrzeuge wie Orion durchzuführen?

Oder ist dies möglich, aber nur mit kleineren Raumfahrzeugen/Sonden?

Die Größe des Raumfahrzeugs spielt bei der Schwerkraftunterstützung keine Rolle; die Geschwindigkeitsänderung ist unabhängig von der Masse.

Antworten (2)

Der Mond wurde auf verschiedene Weise als Gravitationshilfe verwendet.

Siehe diese Antwort , die auf diese NASA - Seite verweist . Das erste Video zeigt, wie die beiden STEREO - Raumsonden zwei- und dreimal am Mond vorbeifliegen, um die Erdumlaufbahn zu verlassen und in eine Umlaufbahn um die Sonne einzutreten.

Hier ist ein GIF, das aus den Frames dieser .movDatei erstellt wurde:

STEREO-PHASING-ANIMATION

Sie können mehr darüber in dieser Antwort lesen , die auch eine Diskussion über das Nozomi-Raumschiff enthält . Ich bin mir nicht sicher, ob dies zu Ihrer Antwort zählt, da es technisch gesehen nicht interplanetarisch ist - die endgültige Umlaufbahn führt um die Sonne.

Solange das Raumfahrzeug viel weniger massiv ist als der Körper, der bei der Unterstützung verwendet wird, spielt es keine Rolle, ob das Raumfahrzeug groß oder klein ist. Während die Kraft von der Masse des Raumfahrzeugs abhängt, ist die resultierende Beschleunigung F/m. Der einfachste Weg, sich das zu merken, erinnert sich daran, dass eine Feder und ein schweres Gewicht in einem Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit auf die Erde (oder einen beliebigen Körper) fallen. Es gibt Videos von einer Feder und einem Hammer, die von einem Astronauten auf dem Mond und natürlich im Vakuum auf der Erde abgeworfen werden.

Erde-Mond-System: Die Schwerkraft des Mondes wird in vielen verschiedenen Fällen und Szenarien verwendet, um Umlaufbahnen von Raumfahrzeugen aufrechtzuerhalten oder anzupassen, die in der Schwerkraft des Erde-Mond-Systems verbleiben und daher nicht interplanetar sind. Einige davon werden auch in dieser Antwort beschrieben , und Sie können mehr darüber in der pdf -Datei The Art and Science of Lunar Gravity Assist lesen .

Es ist möglich, aber es wird wahrscheinlich nicht viel bringen. Um eine Gravitationsschleuder auszuführen, muss die Flugbahn des Objekts gebogen werden. Es ist ein bisschen vereinfacht, aber stellen Sie sich die Fluchtgeschwindigkeit in der Höhe vor, die Sie überqueren. Der Vektor, der das Raumfahrzeug nach unten zieht, wird zur Einfallsgeschwindigkeit des Objekts addiert, um die Bewegung des Objekts zu biegen. Wenn die Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs hoch und die Fluchtgeschwindigkeit niedrig ist, dann kann keine praktische Schwerkraftunterstützung erhalten werden. Wenn es ein superdichtes kleines Objekt wie ein Schwarzes Loch gäbe, könnte ein sehr nahes Vorbeigehen eine brauchbare Schwerkraftunterstützung ergeben, aber ansonsten ist dies nicht möglich. Und es gibt Probleme, einem sehr dichten Objekt so nahe zu kommen, nämlich dass Sie ein Fenster von nur wenigen Fuß haben, im Vergleich zu 10 Meilen für etwas wie Jupiter.

+1 Diese Antwort spricht den wichtigsten Punkt an (größere Objekte sind nützlicher als kleinere), aber es wäre besser mit einer Ableitung und einigen Beispielen.