Pytanie:
Czy słońce może być używane jako asysta grawitacyjna poza Układem Słonecznym (przy obecnej technologii)?
AlanSE
2013-07-30 01:31:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Myślę, że mogłem zrozumieć, co próbuje zrobić ten komiks XKCD. Diagram proponuje użycie efektu Obertha przy najbliższym zbliżeniu do Słońca , aby uciec z Układu Słonecznego!

xkcd comic

(licencja na zdjęcia: CC BY-NC 2.5)

Przy obecnej technologii (coś w rodzaju silników New Horizons lub Voyager), czy taka pomoc mogłaby faktycznie wynieść ją poza Układ słoneczny?


Dodatkowa uwaga: myślałem, że najniżej położona planeta w komiksie miała oznaczać Jowisza. Najwyraźniej jest to opinia mniejszości na innych forach - ich logika jest taka, że ​​„Kuiper” może odnosić się do manewru, który ostatecznie przecina Pas Kuipera.

Pomysł mógłby polegać na wykonaniu asysty grawitacyjnej wokół gazowego olbrzyma, aby dostać się na wysoce ekscentryczną orbitę Słońca, a następnie użyć efektu oberthania podczas oparzenia w peryhelium.
Ale będąc w przestrzeni międzygwiazdowej, należy być w stanie użyć bardzo ciasnego podwójnego białego karła / gwiazdy neutronowej, aby uzyskać bardzo dobrą pomoc grawitacyjną.
@LocalFluff Korzystając z realistycznej technologii, istnieje dość twarda granica między Delta a naszym silnikiem. Nawet gdybyśmy mogli uzyskać coś szalonego, na przykład 50 km / s, miną tysiąclecia, zanim będziemy mogli użyć tego przyspieszenia pary binarnej!
Podstawowe zamieszanie związane z odpowiedziami polega na tym, że w tytule pytania łączysz „asystę grawitacji” i „manewr Obertha” w treści pytania. Krótko mówiąc, „asysta grawitacyjna: nie, manewr Obertha, tak”. Nie żeby było to bardzo praktyczne (ze względu na czas misji), ale zdecydowanie możliwe.
Statek kosmiczny i tak zostałby zniszczony podczas przechodzenia przez Słońce w niewielkiej odległości ze względu na ekstremalne stężenie światła słonecznego.
Cztery odpowiedzi:
#1
+17
PearsonArtPhoto
2013-07-30 02:00:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie. Wspomaganie grawitacyjne zmienia prędkość względem innych obiektów, ale nie tego, do którego się zbliżałeś. NASA dostarczył ładny diagram, aby pomóc w zrozumieniu tego. enter image description here

W rzeczywistości, w bardziej zwyczajnych terminach, mogłoby to wyglądać tak, jak pokazuje poniższy diagram. Do pociągu rzuca się piłkę baseballową z prędkością 30 mil na godzinę. Z punktu widzenia pociągu, kula najpierw uderza w niego z prędkością 80 mil na godzinę, a następnie odlatuje z prędkością 80 mil na godzinę. Z punktu widzenia pociągu prędkość względna jest taka sama. Jednak z punktu widzenia osoby, piłka porusza się znacznie szybciej po uderzeniu w pociąg.

enter image description here

Więc wprowadź pomysł użycia słońca jako procy grawitacyjnej opuścić Układ Słoneczny. To nie zadziała, ponieważ względna prędkość lotu przez słońce nie zmieni się, lecąc blisko niego. Można by latać przy słońcu, przyśpieszyć ruch rakietą i zostawić za sobą Układ Słoneczny (ze względu na wspomniany wcześniej efekt Obertha), ale to chyba najlepsze, co można osiągnąć przelotem słońce. W rzeczywistości zostało to zaproponowane w artykule, w którym stwierdza się, że jeśli w pobliżu Słońca szybko nastąpi duże przyspieszenie, sonda może osiągnąć prędkość 20 jednostek astronomicznych rocznie. Pozwoliłoby to na badanie ośrodka międzygwiazdowego, ale nadal utrudniłoby badanie innej gwiazdy.

Tak, tak myślałem, że rakiety zostaną wystrzelone przy bliskim podejściu do słońca. Po prostu myślę, że może to wymagać zbyt dużej ilości paliwa.
@AlanSE: Prawdopodobnie nie uratowałoby to żadnego paliwa. Gdyby tak było, jestem pewien, że spróbowalibyśmy tego już w niektórych misjach na zewnętrznych planetach ...
@AlanSE - oczywiście żagle słoneczne skorzystałyby na przepłynięciu blisko Słońca. Wydostanie się z płaszczyzny ekliptyki może być również tym, czego potrzebujesz.
Czy to drugie przedstawia diagram orbitalny na [slajdzie 10 prezentacji NASA Institute for Advanced Concepts] (http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/misc/trieste_may02_mtg/McNutt_Ralph.pdf)?
Ale statek kosmiczny mógłby wykorzystać gwiazdę do zmiany prędkości względem centrum galaktyki?
@gerrit: Tak, właściwie, zakładając, że masz już prędkość ucieczki. Przejście w pobliżu gwiazdy znacząco zmieniłoby trajektorię statku kosmicznego.
@gerrit: Tak, nigdy nie słyszałem o takiej koncepcji. Zmieni moją odpowiedź i dołączy ją.
@gerrit Ta trajektoria wygląda na tyle podobnie, że podejrzewam, że była częścią inspiracji Randala.
@gerrit Zachęcam do dodania go jako odpowiedzi. Jedyną rzeczą, która brzmi szkicowo, jest to, że pobierają 14 km / s od silnika do wspomagania słonecznego. To brzmi za bardzo. Ale gdybyś mógł użyć tego silnika, mógłbyś wylecieć jak nietoperz z piekła.
20 AU rocznie? To 1/6 prędkości światła! Od gwiezdnego manewru oberthowego?
Właściwie 1 ly = 63,239,7263 AU, więc [20 AU to _only_ 0.000316256903 ly] (https://encrypted.google.com/search?q=20+au+in+light+year) lub [0.000316256903 c] (https : //encrypted.google.com/search? q = 0.000316256903% 20c% 20in% 20au / rok) lub 1/3162 c. lub 527 razy mniej niż 1/6 c. ;)
-1. Odpowiedź byłaby w porządku, gdyby Alan pytał o wspomaganie grawitacji słonecznej. Ale pytanie dotyczyło efektu Obertha, a nie wspomagania grawitacyjnego.
Ten przykład pociągu jest świetny!
@ChuckClaunch Tyle że pytanie dotyczy raczej efektu Obertha niż wspomagania grawitacyjnego.
#2
+14
HopDavid
2014-04-08 10:29:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Silne studnie grawitacyjne mogą przynieść korzyści firmie Oberth. Spalanie głęboko w studni Neptuna ma sens. Sugerowanie manewru Obertha w pobliżu obiektu wielkości Plutona jest dość głupie. Nie wiem, czy Randall Munroe o tym wie. Może to część jego żartu.

Droga powrotna z pasa Kuipera do wnętrza Układu Słonecznego zajmuje 30 lat. Następnie cofnij się o kolejne kilka dekad. Biorąc pod uwagę, że misja do systemu zewnętrznego trwa już dziesięciolecia, nie sądzę, aby planiści misji się na to zdecydowali. Lubią widzieć, jak ich sondy zwracają dane w ciągu ich życia. I jest wykonalne wysłanie sondy z systemu z istniejącymi rakietami i asystami Jowisza. To już zostało wykazane.

Jednak słońce oferuje potencjalnie ogromne korzyści dla Obertha, gdybyśmy chcieli pozostawić Układ Słoneczny w dobrym tempie.

O 0,1 A.U. od Słońca prędkość ucieczki Słońca wynosi około 133,2 km / s. Spadając z Neptuna, obiekt poruszałby się z prędkością 133 km / s, zanim osiągnąłby 0,1 A.U. peryhelium. Stamtąd potrzebowałby tylko 0,2 km / s do ucieczki przed słońcem. Spalenie 4,2 km / s na tym peryhelium dałoby nieskończoność słoneczną V o wartości 33 km / s.

Podróż z Ziemi do Neptuna wymagałaby spalania LEO 8,3 km / s. Raz o 30 A.U. aphelium, grawitacja uderzająca z Neptuna może być więcej niż wystarczająca, aby zrzucić statek z powrotem na peryhelium 0,1 AU.

Aby uzyskać słoneczną Vinfinity o prędkości 33 km / s, spalenie LEO 18 km / s byłaby potrzebna.

Edycja: Słoneczne Vinfnity o prędkości 33 km / s może być dobre do wykonania przelotu wewnątrz obiektu Obłoku Oorta w rozsądnym czasie. Ale 33 km / s to tylko trochę więcej niż .0001c. Dotarcie do Alpha Centauri zajęłoby prawie 40 000 lat.

Munroe pracował dla NASA, spodziewam się, że to część żartu.
#3
+4
Royce
2015-07-09 03:30:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odpowiedź brzmi: nie, ponieważ Słońce i planety poruszają się po galaktyce z tą samą prędkością. Możesz jednak wykonać manewr Obertha (czasami nazywany wspomaganym wspomaganiem grawitacyjnym), ale różni się on od wspomagania grawitacyjnego. Jeśli chcesz się wspiąć, aby powiedzieć Neptun, a następnie cofnąć się, możesz dostać się tam swobodnie (nie licząc opuszczenia ziemskiej grawitacji), używając kilku asyst grawitacyjnych, na przykład Wenus / Ziemi / Jowisza / Saturna (bez zasilania), a następnie użyj Neptuna, aby cię wysłać wróć i wykonaj manewr Obertha, używając Słońca. Wspomaganie grawitacji na Jowiszu pomogłoby ci w przekroczeniu progu rentowności opuszczenia Układu Słonecznego, ale jeśli chcesz większej prędkości, możesz wykonać manewr Obertha przy użyciu Słońca.

#4
+4
FKEinternet
2017-07-16 02:18:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

OK, mamy tutaj trzy problemy: Po pierwsze, w tytule pytania pytasz o „wspomaganie grawitacji poza Układem Słonecznym”, ale w treści pytania, które zadajesz o przechodzenie w pobliże Słońca z wewnątrz Układu Słonecznego. Myślę, że tytuł tego pytania powinien być zredagowany tak, aby brzmiał: „Czy Słońce może być użyte jako pomoc grawitacyjna w ucieczce z Układu Słonecznego (z obecną technologią)?”

Drugi problem dotyczy PearsonArtPhoto's przyjęta odpowiedź, w której zakłada się, że Słońce jest nieruchomym obiektem , ale w rzeczywistości znajduje się na orbicie wokół centrum galaktyki. Dlatego obracanie się wokół Słońca w kierunku jego orbity będzie generować dokładnie taki sam rodzaj pomocy grawitacyjnej, jak przechodzenie obok Jowisza (lub innego stosunkowo masywnego obiektu).

Trzeci problem polega na tym, że asysta grawitacyjna ze Słońca nie jest wymagana do osiągnięcia prędkości ucieczki z Układu Słonecznego - mamy już CZTERY sondy, które odchodzą i nigdy nie wrócą - dwóch Pionierów (10 i 11, wypuszczone w 1972 i 1973) i dwóch Voyagers (wystrzelone w 1977). / p>

Ostatni, bardzo słaby sygnał Pioneera 10 został odebrany 23 stycznia 2003 r. Inżynierowie NASA obliczyli, że jego radioizotopowe źródło energii rozpadło się do miejsca, w którym nie ma wystarczającej mocy, aby wysłać dodatkowe transmisje na Ziemię.

Pioneer 10 będzie nadal cicho pływać jako statek-widmo przez przestrzeń kosmiczną w przestrzeń międzygwiezdną, kierując się zasadniczo do czerwonej gwiazdy Aldebaran, która tworzy oko Byka (Byka). Aldebaran znajduje się w odległości około 68 lat świetlnych, a dotarcie do niego zajmie Pioneerowi ponad 2 miliony lat.

Pioneer 11 zbadał cząstki energetyczne w zewnętrznej heliosferze.

Misja Pioneer 11 zakończyła się 30 września 1995 r., kiedy otrzymano ostatnią transmisję ze statku kosmicznego. Od tego czasu nie było żadnej komunikacji z Pioneer 11. Ruch Ziemi wyniósł go poza zasięg widzenia anteny statku kosmicznego. Statkiem kosmicznym nie można manewrować, aby skierował się z powrotem na Ziemię. Nie wiadomo, czy statek kosmiczny nadal nadaje sygnał. Żadne dalsze utwory Pioneera 11 nie są zaplanowane. Statek kosmiczny zmierza w kierunku konstelacji Aquila (Orła), na północny zachód od konstelacji Strzelca. Pioneer 11 minie w pobliżu jednej z gwiazd w konstelacji za około 4 miliony lat.

Voyager 1 jest już w przestrzeni międzygwiazdowej, a Voyager 2 znajduje się w heliosheath, a oba statki kosmiczne nadal są wysyłanie informacji naukowych o swoim otoczeniu przez Deep Space Network.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...