Haben die Raumschiffe Galileo oder Juno die galiläischen Monde als Gravitationsunterstützung genutzt, bevor sie in die Umlaufbahn von Jupiter eintraten?

Ich habe Horizons von JPL mit dem folgenden Setup überprüft. Es sieht so aus, als ob Juno Galileo-Agnostiker war, aber Galileo hatte einige enge Begegnungen, insbesondere mit Io.

Die Schwerkraft hat keine bestimmte Reichweite, sie fällt einfach ab$1/r^2$Es hatte also definitiv eine signifikante Wechselwirkung mit Io, aber ob es als Unterstützung oder nur als Effekt eingestuft werden kann, muss weiter untersucht werden, aber ich denke, dass jeder Effekt, der da war, extrem gering gewesen sein muss im Vergleich zu der ganzen Geschwindigkeit, die durch den Sturz in Jupiters riesige Schwerkraft gewonnen wurde Also.

Diese Raumfahrzeuge waren "fliegende Treibstofftanks", hauptsächlich wegen der enormen Verzögerung, die erforderlich war, um in Umlaufbahnen um diese massiven Körper zu fallen, um die Gravitationsbeschleunigung auszugleichen.

• Fliegende Treibstofftanks! Welches Weltraumfahrzeug hatte den größten Treibstoffmassenanteil? (Juno etwa 56 % Treibstoff, Galileo nur etwa 41 %)

oben: Galileo-Einfang bei Jupiter, unten: dasselbe für Juno

Hinweis: "Relativgeschwindigkeit" ist wirklich die Änderungsrate der Reichweite (Entfernung)

             Io      Europa    Ganymede    Callisto
          -------   -------   ---------   ---------
Juno      348,720   675,054   1,022,210   1,897,202
Galileo     2,719    34,560   1,191,685     792,388

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

names = 'Io', 'Europa', 'Ganymede', 'Callisto'

datas = []
for name in names:
    fname = 'Juno ' + name + ' horizons_results.txt'
    with open(fname, 'r') as infile:
        lines = infile.readlines()
    print(len(lines))
    a = [i for (i, line) in enumerate(lines) if 'SOE' in line][0]
    b = [i for (i, line) in enumerate(lines) if 'EOE' in line][0]
    lines = lines[a+1: b]
    data = [[float(x) for x in line.split(',')[-3:-1]] for line in lines]
    datas.append(data)
datas = np.swapaxes(np.array(datas), 2, 1)
print(datas.shape)

fig, (axr, axv) = plt.subplots(2, 1, figsize=[7, 7])
for (r, v), name in zip(datas, names):
    t = np.linspace(0, 2, len(r))
    axr.plot(t, r*1E-06, label=name)
    axv.plot(t, v, label=name)
    print('Juno closest to ', name, np.round(r.min(), 1), ' km')
axr.set_ylabel('distance (million km)')
axv.set_ylabel('relative speed (km/sec)')
axv.set_xlabel('time since 2016-Jul-04 00:00 (days)')
axr.legend()
axv.legend()
axr.set_ylim(0, None)
axv.plot(t, np.zeros_like(t), '-k', linewidth=0.5)
plt.show()
    
datas = []
for name in names:
    fname = 'Galileo ' + name + ' horizons_results.txt'
    with open(fname, 'r') as infile:
        lines = infile.readlines()
    print(len(lines))
    a = [i for (i, line) in enumerate(lines) if 'SOE' in line][0]
    b = [i for (i, line) in enumerate(lines) if 'EOE' in line][0]
    lines = lines[a+1: b]
    data = [[float(x) for x in line.split(',')[-3:-1]] for line in lines]
    datas.append(data)
datas = np.swapaxes(np.array(datas), 2, 1)
print(datas.shape)

fig, (axr, axv) = plt.subplots(2, 1, figsize=[7, 7])
for (r, v), name in zip(datas, names):
    t = np.linspace(0, 2, len(r))
    axr.plot(t, r*1E-06, label=name)
    axv.plot(t, v, label=name)
    print('Galileo closest to ', name, np.round(r.min(), 1), ' km')
axr.set_ylabel('distance (million km)')
axv.set_ylabel('relative speed (km/sec)')
axv.set_xlabel('time since 1995-Dec-06 12:00 (days)')
axr.legend()
axv.legend()
axr.set_ylim(0, None)
axv.plot(t, np.zeros_like(t), '-k', linewidth=0.5)
plt.show()

Aus dem Cassini-Header horizons_results.txt als Antwort auf Kommentare

UPDATED with final trajectory prediction prior to atmospheric entry and
end of mission. Schedule of events for final day:


2017-Sep-15

Event time at Saturn                          Signal receipt time at Earth

 5:08 UTC (10:08 pm PDT - Sept. 14)

  High above Saturn, Cassini crosses the orbital distance of Enceladus
  for the last time

 7:14 UTC (12:14 am PDT)      8:37 UTC (1:37 am PDT)
      Spacecraft begins a 5-minute roll to point instrument (INMS) that will
      sample Saturn's atmosphere and reconfigures systems for real-time data
      transmission at 27 kilobits per second (3.4 kilobytes per second).
  Final, real-time relay of data begins


 7:22 UTC (12:22 am PDT)      High above Saturn, Cassini crosses the orbital distance of the F ring
  (outermost of the main rings) for the last time


10:31 UTC (3:31 am PDT)                        11:54 UTC (4:54 am PDT)     
    Atmospheric entry begins; thrusters firing at 10% of capacity   

10:32 UTC (3:32 am PDT)                        11:55 UTC (4:55 am PDT)
  Thrusters at 100% of capacity; high-gain antenna begins to point away
  from Earth, leading to loss of signal.

https://history.nasa.gov/sp4231.pdf

Galileo hat bei Io definitiv die Schwerkraft unterstützt. Siehe den Link (3,7 MB pdf), Seiten 202-203.

zitieren:

Zwei der ersten Ereignisse des Ankunftstages waren die Vorbeiflüge des Orbiters an den Monden Europa (um 3:09 Uhr PST) und Io (um 7:46 Uhr PST). Der Orbiter passierte 32.500 Kilometer (20.200 Meilen) von Europa entfernt, aber nur 890 Kilometer (550 Meilen) von Io, näher als ursprünglich geplant (siehe Abbildung 8.4). Die Flugbahn des Orbiters war geändert worden, um das Gravitationsfeld von Io zum Abbremsen des Raumfahrzeugs maximal zu nutzen und so Treibstoff für später in der Mission zu sparen.

Die Einsparung von Treibstoff aufgrund der Schwerkraftunterstützung war ziemlich signifikant. Galileo Insertion Burn hat die Geschwindigkeit um ~600 m/s reduziert (ebd., Seite 208). Ohne die Unterstützung wäre Delta-V näher an 900 m/s.

(Abgeleitet von ähnlichen Zahlen für die zukünftige ESA-Juice-Mission , 7,5 Mbytes, Seite 85).

BEARBEITEN: ok, 175 m/s aus einer anderen Antwort von @kwan3217, aber immer noch signifikant.

Die Juno-Mission konnte die Gravitationsunterstützung der Monde nicht nutzen . Es wurde auf einer polaren Umlaufbahn um Jupiter eingesetzt. Die Umlaufbahnen der Galileischen Monde sind koplanar zum Äquator des Jupiter, sodass Juno zu weit von ihnen entfernt ist, um die Schwerkraftunterstützung zu nutzen.

Andere Antworten diskutieren, wie nahe Galileo kam. Hier ist eine Quelle, die die Absicht identifiziert, Galileo Messenger v37 :

https://planetary.s3.amazonaws.com/galileo_messenger/GM037.pdf

„Der Io-Vorbeiflug ist auch für JOI von entscheidender Bedeutung: Das Passieren vor Io auf seiner Umlaufbahn bremst Galileos Flugbahn durch die Schwerkraft. Die Verringerung der Geschwindigkeit des Orbiters (sein ΔV) um 175 m/s macht etwa ein Fünftel der Gesamtänderung, die für die Eroberungsbahn erforderlich ist, die erste in der Umlaufbahn."

Ich erinnere mich, dass ich das im frühen World Wide Web gesehen habe, als ich aufgewachsen bin – damals hatte die NASA eine der stärkeren Präsenzen im Internet. Ich erinnere mich, dass ich dachte, dass der Io-Pass, das Sondenrelais und die Einfügung des Jupiter-Orbits viel zu viel waren, um zu erwarten, dass sie innerhalb von nur einem Tag funktionieren. Zufällig blieb das Tonbandgerät hängen und sie mussten alle Io-Beobachtungen abbrechen.