Was genau ist ein Solargravitationsbrunnenmanöver und in welchen Fällen wäre es hilfreich?

In dieser Antwort auf die gedankenexperimentelle Frage Wenn wir wollten, wie lange es mit dem aktuellen Stand der Technik dauern würde, bis eine neu gestartete Sonde die Voyager überholt? Ich habe den Begriff "Solar Gravity Well Manouver" gesehen, der als eine Möglichkeit erwähnt wurde, schnell zu sein und die Voyager einzuholen.

Wenn ich von hinten auf Jupiter zukomme, kann ich über eine Gravitationsunterstützung etwas Energie im heliozentrischen Rahmen aufnehmen und dadurch schneller aus dem Sonnensystem herauskommen. Aber ich sehe keinen Nutzen darin, zuerst auf die Sonne zuzusteuern, bevor ich mich auf den Weg mache; Wäre ich nach einem Jahrzehnt nicht einfach wieder bei 5,5 AE und in die Richtung und Geschwindigkeit gegangen, die ich hätte haben können, wenn ich auf andere Weise am Jupiter vorbeigeschwungen wäre?

Wo ist vielleicht nicht klar genug angegeben. Es bedeutet "Oberth-Manöver" bei der Sonne, mit Raketenbrand am Perigelium.
@Heopps: Möchtest du das als richtige Antwort schreiben?
@Heopps oh, das macht kontextuell Sinn, aber ich freue mich darauf herauszufinden, wie es energetisch sinnvoll ist, quantitativ. Auf einer Erde-Jupiter-Ellipse verliert man am Jupiter Energie, um näher als 1 AE an die Sonne zu fallen?
@uhoh nun, die gute Frage ist - bei welchen Parametern ist "Jupiter + Solar Oberth" besser als "Optimal Jupiter Grav Assist"? Ich meine, bei welchen Parametern wird die resultierende Fluchtenergie des ersteren höher sein? Die Antwort würde ich gerne selbst wissen. :) Ich bin neugierig, ob die Vis-Viva-Gleichung ausreicht, um beide zu modellieren, oder sollten gründlichere Techniken beteiligt sein? Die Hauptparameter - Kraftstoffmassenanteil und Isp, Perihelhöhe, Sonnenschutzmassenanteil.
Mit dieser Technik benötigt ein Fahrzeug kaum Treibstoff, um mit sehr hoher Geschwindigkeit aus dem Sonnensystem zu entkommen. Ein Sonnensegel, das während des Periheldurchgangs nicht schmilzt, und vielleicht ein bisschen Treibgas zur Lageregelung sind alles, was man braucht. Siehe zum Beispiel nasa.gov/pdf/740774main_NosanovSpringSymposium2013.pdf .
@DavidHammen das Ganze ist extrem cool, oder in diesem Fall heiß! Ich habe gerade gefragt , warum Chrom auf der Rückseite dieses von JPL entworfenen Sonnensegels angebracht wird?
Auch als Oberth-Kupiter-Manöver bekannt. explainxkcd.com/wiki/index.php/1244:_Six_Words (explainxkcd-Link, da xkcd nicht mobilfreundlich ist)
Es ist Drehimpuls, den Sie verlieren müssen, um der Sonne nahe zu kommen, nicht Energie.

Antworten (1)

Dies ist ein Oberth-Manöver , bei dem Sie das Beste aus Ihrem Delta-V-Budget herausholen, indem Sie Geschwindigkeit zu einer bereits hohen Geschwindigkeit hinzufügen.

Nirgendwo im Sonnensystem erreicht man größere Umlaufgeschwindigkeiten als während des Perihels eines Sonnentauchgangs, so nah es das thermische Management zulässt. Bei dieser Geschwindigkeit von ~100 km/s entspricht jeder hinzugefügte km/s Geschwindigkeit ~14 km/s bei der Flucht aus dem Sonnensystem oder ungefähr dem, mit dem die Voyager reisen.

Dies ist keine Gravitationsunterstützung im üblichen Sinne, da ein Vorbeiflug an der Sonne per Definition die heliozentrische Geschwindigkeit nicht alleine erhöhen kann. Es ist eine schöne Position, um ein Treibmittelbudget auszugeben. Herkömmliche Schwerkrafthilfen wären immer noch nützlich, um überhaupt in den Sonnentauchgang zu gelangen.

Eine verwandte Verwendung dieses Manövers ist für Sonnensegel, wo die Nähe der Sonne nicht nur ein schöner Ort zum Beschleunigen ist, sondern auch der Ort , an dem ein Sonnensegel die größte Geschwindigkeit erreichen kann.

"In welchen Fällen wäre es hilfreich?"
So gut wie nie. Während es unserer derzeitigen Antriebstechnologie ermöglicht, etwas schneller in den interstellaren Raum zu gelangen, ist es immer noch zu langsam, um in jedem vernünftigen Fall benachbarte Sternensysteme zu erreichen. Dieses Gedankenexperiment über die Bergung der Voyager ist vielleicht der einzige „praktische“ Anwendungsfall.

Was den Teil "so ziemlich nie" betrifft, wäre es hilfreich, eine ~ 10-jährige New Horizons-ähnliche Mission zu Pluto aufzubauen, die dort in die Umlaufbahn eintreten könnte? Die Nutzlast wäre mit dem zusätzlichen Treibstoff viel schwerer, würde ein dritter Zustand, der in der Nähe der Sonne vorbeiziehen könnte, in diesem Fall irgendwie helfen? [Gab es irgendeine Trägerrakete, die für eine schwerere New Horizons hätte verwendet werden können, mit genug Treibstoff, um in die Pluto-Umlaufbahn zu gelangen? (Hinzufügen von ~10 Jahren)]( space.stackexchange.com/q/53878/12102_
@uhoh Mein Bauchgefühl ist, dass, da Sie Jupiter oder etwas Äquivalentes verwenden müssten, um die Flugbahn überhaupt in Gang zu bringen, meine Vermutung (nicht streng) ist, dass es die bessere Option ist, direkt hinauszugehen.
Was genau ist ein Solargravitationsbrunnenmanöver und in welchen Fällen wäre es hilfreich?
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