Könnte die Sonne als Schwerkraftunterstützung außerhalb des Sonnensystems verwendet werden (mit aktueller Technologie)?

Nein. Eine Schwerkraftunterstützung ändert die Geschwindigkeit in Bezug auf andere Objekte, aber nicht auf das Objekt, dem Sie sich näherten. Die Nasa hat ein schönes Diagramm bereitgestellt, um dies zu verstehen.

In der Tat könnte es, einfacher ausgedrückt, so sein, wie das folgende Diagramm zeigt. Der Baseball wird mit 30 Meilen pro Stunde auf den Zug geworfen. Aus Sicht des Zuges kommt der Ball zuerst mit 80 Meilen pro Stunde auf ihn zu und verlässt ihn dann mit bis zu 80 Meilen pro Stunde. Aus Sicht des Zuges ist die Relativgeschwindigkeit gleich. Aus der Perspektive der Person bewegt sich der Ball jedoch viel schneller, nachdem er den Zug getroffen hat.

Geben Sie also die Idee ein, die Sonne als Gravitationsschleuder zu verwenden, um das Sonnensystem zu verlassen. Es wird nicht funktionieren, weil die relative Geschwindigkeit des Vorbeifliegens an der Sonne nicht verändert wird, wenn man nahe an ihr vorbeifliegt. Man könnte an der Sonne vorbeifliegen, eine Rakete verwenden, um ihre Bewegung zu beschleunigen und das Sonnensystem hinter sich zu lassen (aufgrund des zuvor erwähnten Oberth-Effekts ), aber das ist ungefähr das Beste, was durch einen Vorbeiflug an der Sonne erreicht werden könnte. Tatsächlich wurde dies in einem Artikel vorgeschlagen , der besagt, dass das Raumschiff eine Geschwindigkeit von 20 AE/Jahr erreichen könnte, wenn in der Nähe der Sonne schnell eine große Beschleunigung auftritt. Das würde die Erforschung des interstellaren Mediums ermöglichen, es aber immer noch schwierig machen, einen anderen Stern zu erforschen.

Kräftige Schwerkraftbrunnen können einem gesunden Oberth zugute kommen. Es macht Sinn, tief in Neptuns Brunnen zu brennen. Ein Oberth-Manöver in der Nähe eines Pluto-großen Objekts vorzuschlagen, ist ziemlich albern. Ich weiß nicht, ob Randall Munroe das weiß. Vielleicht ist das Teil seines Witzes.

Der Weg zurück vom Kuipergürtel zum inneren Sonnensystem dauert 30 Jahre. Dann wieder ein paar Jahrzehnte zurück. Da eine Mission zum äußeren System bereits Jahrzehnte dauert, glaube ich nicht, dass Missionsplaner sich dafür entscheiden würden. Sie möchten sehen, dass ihre Sondendaten noch zu Lebzeiten zurückgegeben werden. Und es ist machbar, eine Sonde mit vorhandenen Raketen und Unterstützung von Jupiter aus dem System zu schicken. Dies ist bereits demonstriert.

Die Sonne bietet jedoch potenziell enorme Oberth-Vorteile, wenn wir das Sonnensystem in einem guten Zustand verlassen wollen.

In einem Abstand von 0,1 AE von der Sonne beträgt die Fluchtgeschwindigkeit der Sonne etwa 133,2 km/s. Wenn ein Objekt vom Neptun fällt, würde es sich mit 133 km/s bewegen, wenn es ein Perihel von 0,1 AE erreicht. Von dort aus bräuchte es nur 0,2 km/s, um Sonnenflucht zu erreichen. Eine Verbrennung mit 4,2 km / s an diesem Perihel würde eine solare V unendlich von 33 km / s ergeben.

Um von der Erde zum Neptun zu gelangen, würde eine LEO-Verbrennung mit 8,3 km/s erforderlich sein. Einmal bei einem Aphel von 30 AE angelangt, könnte ein Gravitationsschwenk von Neptun mehr als ausreichend sein, um das Schiff zurück zu einem Perihel von 0,1 AE zu werfen.

Um eine solare Vinfinity von 33 km/s zu erreichen, wäre eine LEO-Verbrennung mit 18 km/s erforderlich.

Bearbeiten: Ein 33 km / s Solar Vinfnity könnte gut sein, um ein Objekt der inneren Oortschen Wolke innerhalb einer angemessenen Zeit vorbeifliegen zu lassen. Aber 33 km/s sind nur wenig mehr als 0,0001 c. Es würde fast 40.000 Jahre dauern, um Alpha Centauri zu erreichen.

OK, wir haben hier drei Probleme: Erstens fragen Sie im Titel Ihrer Frage nach "einer Schwerkraftunterstützung außerhalb des Sonnensystems", aber im Hauptteil der Frage fragen Sie nach dem Passieren der Sonne von innerhalb Sonnensystem. Ich denke, der Titel dieser Frage sollte so bearbeitet werden, dass er lautet: "Könnte die Sonne als Schwerkrafthilfe verwendet werden, um eine Flucht aus dem Sonnensystem zu erreichen (mit aktueller Technologie)?"

Das zweite Problem besteht in der akzeptierten Antwort von PearsonArtPhoto, bei der angenommen wird, dass die Sonne ein stationäres Objekt ist, sich jedoch tatsächlich in einer Umlaufbahn um das Zentrum der Galaxie befindet. Daher erzeugt das Schwingen um die Sonne in Richtung ihrer Umlaufbahn genau die gleiche Art von Gravitationsunterstützung wie das Vorbeigehen an Jupiter (oder jedem anderen relativ massiven Objekt).

Das dritte Problem ist, dass eine Gravitationsunterstützung von der Sonne nicht erforderlich ist, um die Fluchtgeschwindigkeit aus dem Sonnensystem zu erreichen – wir haben bereits VIER Sonden, die abfliegen, um niemals zurückzukehren – zwei Pioniere (10 und 11, gestartet 1972 und 1973), und zwei Voyagers (gestartet 1977).

Das letzte sehr schwache Signal von Pioneer 10 wurde am 23. Januar 2003 empfangen. NASA-Ingenieure errechneten, dass seine Radioisotopen-Energiequelle so weit abgeklungen ist, dass sie nicht mehr genug Energie hat, um zusätzliche Übertragungen zur Erde zu senden.

Pioneer 10 wird weiterhin lautlos als Geisterschiff durch den Weltraum in den interstellaren Raum gleiten und allgemein auf den roten Stern Aldebaran zusteuern, der das Auge des Stiers (The Bull) bildet. Aldebaran ist etwa 68 Lichtjahre entfernt und Pioneer wird über 2 Millionen Jahre brauchen, um es zu erreichen.

Pioneer 11 untersuchte energetische Teilchen in der äußeren Heliosphäre.

Die Mission Pioneer 11 endete am 30. September 1995, als die letzte Übertragung des Raumfahrzeugs empfangen wurde. Seitdem gab es keine Kommunikation mit Pioneer 11. Die Bewegung der Erde hat es aus dem Blickfeld der Antenne des Raumfahrzeugs getragen. Das Raumfahrzeug kann nicht manövriert werden, um zurück auf die Erde zu zeigen. Es ist nicht bekannt, ob das Raumschiff noch ein Signal sendet. Es sind keine weiteren Tracks von Pioneer 11 geplant. Das Raumschiff steuert auf das Sternbild Aquila (der Adler) nordwestlich des Sternbildes Schütze zu. Pioneer 11 wird in etwa 4 Millionen Jahren an einem der Sterne im Sternbild vorbeiziehen.

Voyager 1 befindet sich bereits im interstellaren Raum und Voyager 2 befindet sich in der Heliosheath, und beide Raumschiffe senden immer noch wissenschaftliche Informationen über ihre Umgebung über das Deep Space Network.

Die Antwort ist nein, denn die Sonne und die Planeten bewegen sich alle mit der gleichen Geschwindigkeit durch die Galaxie. Sie können jedoch ein Oberth-Manöver durchführen (manchmal auch als angetriebene Schwerkraftunterstützung bezeichnet), das sich jedoch von der Schwerkraftunterstützung unterscheidet. Wenn Sie herausklettern möchten, um Neptun zu sagen, und dann zurückfallen möchten, können Sie frei dorthin gelangen (ohne die Schwerkraft der Erde zu verlassen), indem Sie mehrere Schwerkrafthilfen verwenden, z. B. Venus / Erde / Jupiter / Saturn (ohne Stromversorgung), und dann Neptun verwenden, um Sie zu senden zurück und mache ein Oberth-Manöver mit der Sonne. Die Schwerkraftunterstützung bei Jupiter würde Sie beim Verlassen des Sonnensystems über die Gewinnschwelle bringen, aber wenn Sie mehr Geschwindigkeit wollen, können Sie das Oberth-Manöver mit der Sonne durchführen.