Ja, aber wirklich nein.

Präambel:

Ich habe eine kleine 2D-Flugbahnsimulation gebaut (2D, weil die galiläischen Monde mehr oder weniger koplanar sind ), um Flugbahnen zu testen (Jupiter + galiläische Mondgravitation, RK4 , 10s-Zeitschritt). Meine ursprüngliche Absicht war es, eine erschöpfende Suche über 4 Dimensionen von Anfangsbedingungen durchzuführen, aber dies war (rechnerisch) bei ausreichender Auflösung unerschwinglich teuer. Glücklicherweise bin ich auf einige repräsentative Fälle (Sätze von Anfangsbedingungen) gestoßen, die bei der Beantwortung der Frage helfen.

Technik: Parabolisch + 1

Eine völlig gültige Interpretation von "vom interplanetaren Eintrag" ist alles mit$V_{\infty}>0$, oder 'parabolisch +1' unendlich kleine Geschwindigkeitseinheit. Bei dieser Interpretation ist es nicht allzu schwierig, eine Flugbahn zu finden, die um Jupiter herum einfängt ($V_{\infty} < 0$), hier ist einer mit einem Callisto-Vorbeiflug ($1.14$ $R_{Callisto}$enge Annäherung):

(Jupiter maßstabsgetreu, Monde schrecklich nicht maßstabsgetreu; ​​sie sind winzig!)

Obwohl$V_{\infty} < 0$gibt eine elliptische Bahn in einem Kepler-Bahn-Szenario an, ausreichend große Bahnen (in der realen n-Körper-Welt) grau den Anwendungsbereich der Kepler-Näherung. In diesem Beispiel ist die eingefangene Umlaufbahn riesig, deutlich größer als die Umlaufbahn von Comet Shoemaker–Levy 9 :

• Große Halbachse: ~600$R_{Jupiter}$oder ~0,28 AE (!)
• Exzentrizität: 0,9904
• Apoapsis: ~1200$R_{Jupiter}$oder ~0,55 AE (!)
• Zeitraum: ~13 Jahre ( länger als ein Jupiterjahr !)

Realität: Dinge von Interesse kommen (typischerweise) von der Erde

Für eine direkte interplanetare Flugbahn von der Erde zum Jupiter ist die Jupiterankunft$V_{\infty}$wird natürlich höher als 0 sein. In Anlehnung an meine Arbeit an meiner Antwort auf Orbital Mechanics and Launching into the Sun , die minimale Jupiterankunft$V_{\infty}$(für einen Start vom 21. Oktober bis 22. Oktober) betrug 5,73 km / s (es gibt wahrscheinlich kreativere Flugbahnen, die diesen Wert senken könnten, aber er ist zumindest repräsentativ, Bearbeiten: Verwenden von HORIZONS- Daten von Juno $V_{\infty}$betrug 5,3 km/s und Galileos 5,6 km/s).

Diese Flugbahn verwendet Ganymede & Callisto Flybys (ganz in der Nähe;$1.04$ $R_{Ganymede}$Und$1.13$ $R_{Callisto}$bzw.!), kann aber nicht erfassen:

Beachten Sie auch, dass die Änderung in$V_{\infty}$ist deutlich geringer als im obigen "parabolischen +1"-Fall, obwohl der viel massivere Ganymed und Callisto vorbeifliegen:

Dies stellt eine Art umgekehrte Oberth-Tyrannei der Schwerkraft dar, bei der sich nur die Richtung ändert ($V_{\infty,start}=V_{\infty,end}$im Mondrahmen), und die Richtungsänderung ist umgekehrt proportional zu$V_{\infty}$, hat ein schneller Vorbeiflug einen geringeren Effekt.

Das ist auch der Grund, warum Callisto hier eine solche Prominenz sieht, weil es a) der zweitmassereichste galiläische Mond (nach Ganymed) und b) der am weitesten von Jupiter entfernte galiläische Mond ist. Dies bedeutet, dass die$V_{\infty}$, in Callistos Augen, ist der niedrigste der galiläischen Monde für eine bestimmte interplanetare Ankunftsbahn.

Edit: Als Antwort auf den Kommentar:

Eine "direkte prograde Begegnung" mit Calisto sollte dann jedoch Geschwindigkeit relativ zu Jupiter entfernen, nicht hinzufügen, und umgekehrt für eine direkte retrograde Begegnung

Hier ist eine (ungefähr) prograde Begegnung mit Callisto ($1.41$ $R_{Callisto}$):

was definitiv die relative (Trägheitsgeschwindigkeit in diesem Koordinatensystem) Jupitergeschwindigkeit hinzufügt. Anders dargestellt:

wobei der rote Punkt der Startpunkt der Flugbahn ist.

Und für eine rückläufige Begegnung ($1.01$ $R_{Callisto}$):

Obwohl dies einen Geschwindigkeitsgewinn zeigt, ist dies ein Artefakt der verwendeten numerischen Integration und wird in den folgenden Diagrammen nicht realisiert:

Bearbeiten: Die Frage erneut lesen, dies ist keine Antwort, die nach Lösungen sucht, die nur Schwerkraftunterstützung beinhalten, während dies nur die Anpassung der Umlaufbahn der Luftbremsung abdeckt

Die Studie hier (Zusammenfassung ist Abschnitt 6.4) ergab, dass für ein Beispiel-Missionsprofil zwar erhebliche Masse-/Kosteneinsparungen möglich wären, aber mehrere Jahre Orbitalformung erforderlich wären, um die Umlaufbahn nach innen zu bewegen, wobei die Strahlungsumgebung unglaublich feindlich ist (und über diesen Zeitraum gilt). Zeitraum), insbesondere Juno, hat sich aufgrund von Strahlungsproblemen durch die Verwendung einer polaren Umlaufbahn aus dem Bereich der Spitzenstrahlung herausgehalten und erforderte dennoch ein sorgfältiges Design, um zu überleben. Angenommen, das Ziel des Aerobraking ist es, die Monde zu erreichen, die durch die Spitzenstrahlungsregionen hindurchgehen, wird notwendig.

Die größte Sorge besteht darin, dass der Gasdruck auf der vorgeschlagenen Passhöhe zwar sehr niedrig ist, die sehr hohe Geschwindigkeit jedoch Temperaturen um 39.000 Kelvin erzeugt. Der niedrige Druck bedeutet, dass diese Temperatur nicht unbedingt den Großteil des Fahrzeugs in einem einzigen Durchgang zum Schmelzen bringt, sondern alle freiliegenden Komponenten mit geringer Masse wie Antennen- oder Folien-Wärmeabdeckungen angreift, was ein komplexeres Design und eine Berücksichtigung von Erosion erfordert.

Das Bewegen in eine höhere Passhöhe verringert die Druck-/Wärmebelastung, trägt aber nicht viel zur Geschwindigkeit bei, ist also immer noch problematisch und erhöht die Anzahl der erforderlichen Passierungen von Jahren bis Jahrzehnten massiv, um die endgültige Umlaufbahn zu erreichen.

Dies deutet darauf hin, dass das Aerobraking am Jupiter nicht automatisch eine effizientere Wahl ist als das Mitführen eines Raketentriebwerks und Treibstoffs, es sei denn, das Fahrzeug ist aus anderen Gründen strahlungsabgeschirmt und physisch robust.