Reisezeit der Voyager Erde zum Jupiter

Es war kein Hohmann-Transfer. Die Rakete beschleunigte ihn einfach auf eine höhere Geschwindigkeit von der Erde, um einen Vorbeiflug am Jupiter zu ermöglichen, der das Raumschiff zum Saturn schicken würde.

Sie können die ungefähren Orbit-Elemente aus dem JPL HORIZONS Web-Interface abrufen , indem Sie einen Tag in der Mitte der Erde zum Jupiter-Transit auswählen (der übrigens 1,5 Jahre dauerte):

geben:

$$SOE
2443666.500000000 = A.D. 1978-Jun-07 00:00:00.0000 TDB 
 EC= 7.969091448846140E-01 QR= 1.003858168243335E+00 IN= 1.036132511480259E+00
 OM= 3.430028790053406E+02 W = 3.591112970337812E+02 Tp=  2443392.027035175357
 N = 8.974748184533540E-02 MA= 2.463325742763491E+01 TA= 1.257125684251016E+02
 A = 4.942901873513668E+00 AD= 8.881945578784002E+00 PR= 4.011254606791074E+03
$$EOE

wo:

  Symbol meaning [1 au= 149597870.700 km, 1 day= 86400.0 s]:

    JDTDB    Julian Day Number, Barycentric Dynamical Time
      EC     Eccentricity, e                                                   
      QR     Periapsis distance, q (au)                                        
      IN     Inclination w.r.t XY-plane, i (degrees)                           
      OM     Longitude of Ascending Node, OMEGA, (degrees)                     
      W      Argument of Perifocus, w (degrees)                                
      Tp     Time of periapsis (Julian Day Number)                             
      N      Mean motion, n (degrees/day)                                      
      MA     Mean anomaly, M (degrees)                                         
      TA     True anomaly, nu (degrees)                                        
      A      Semi-major axis, a (au)                                           
      AD     Apoapsis distance (au)                                            
      PR     Sidereal orbit period (day)                                       

Da sieht man das$a$ist fast$5\,\mathrm{AU}$– viel mehr als die$\approx 3\,\mathrm{AU}$für einen Hohmann-Transfer. Wenn es nicht an Jupiter vorbeigeflogen wäre, hätte die Umlaufbahn eine Apoapsis von fast gehabt$9\,\mathrm{AU}$.

Bearbeiten: Die neue Bearbeitung von @ MarkAdlers Antwort ist schlüssig. Hier ist eine zusätzliche Perspektive.

Kurz gesagt – die Umlaufbahnen waren elliptisch, hatten aber bereits eine große Halbachse, die viel größer war als eine Hohmann-Ellipse zum Jupiter. Die Umlaufbahnen wurden sorgfältig fast auf Jupiter ausgerichtet , aber leicht hinter ihm, als er sich auf seiner Umlaufbahn bewegte.

Die nahen Vorbeiflüge würden ihre Geschwindigkeit noch weiter steigern und ihnen mehr Reichweite verleihen.$\Delta v$vom Vorbeiflug der Voyager 1 an Saturn (nach Jupiters Vorbeiflug), um seine Umlaufebene weit aus der Ekliptik zu kippen. Dadurch konnte es zunächst wertvolle Daten am Jupiter aufnehmen und dann auch die Umgebung des Sonnensystems außerhalb der Ekliptikebene hinter Jupiter erkunden. Voyager 2 verwendete vier Vorbeiflugmanöver bei Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun und benutzte das letzte, um sich auch aus der Ekliptikebene herauszubewegen.

Sie können ein kleines 3D-Karten-GIF ihrer Umlaufbahnen unten sehen - ursprünglich von hier . Die am weitesten entfernte Umlaufbahn ist die von Pluto, Sie können auf dieser Skala sehen, dass Jupiter relativ nahe an der Sonne ist.

unten: Daten für die Sonne, Planeten, Pluto, Voyager 1 und Voyager 2, vom 1. Januar 1969 (ein gutes Jahr, um Dinge anzufangen) bis jetzt. Punkte sind jetzt. Die Daten stammen von NASA JPL Horizons . Von dieser Frage neu gepostet , wo zusätzliche Details angegeben sind.

Unten: Ein Diagramm der Flugbahnen, die es der Zwillingsraumsonde Voyager der NASA ermöglichten, die vier Gasriesenplaneten zu umrunden und eine Geschwindigkeit zu erreichen, um unserem Sonnensystem zu entkommen . Von hier .