Swing By - Astro szemétdoboz
Denise. Feladva az űrben
Lendületes manőver (néha ezzel is végezhető Repülni, Csúzli vagy Gravitációs asszisztens a bolygók gravitációs erejét használja az űrhajók gyorsítására vagy lassítására. Amikor egy könnyű űrhajó viszonylag nehéz égitest közelében repül, elnyeli belőle némi energiát. A sebesség és a repülési irány egyaránt megváltoztatható.
Az üzemanyag és ezáltal a költségek megtakarítása érdekében az okos küldetéstervezők hagyják, hogy űrszondáik bonyolult pályákon haladjanak az űrben. Nem közvetlenül a rendeltetési helyükre küldik a szondákat, hanem hagyják, hogy különböző bolygók közelében repüljenek, hogy elegendő lendületet kapjanak a hosszú útra.
A swing-by manővert gyakran alkalmazták sikeresen az űrutazás során.
Utazás a külső naprendszerhez
Ha a Földről a külső naprendszerbe kerül, fel kell gyorsítani az űrszondákat, hogy a lehető legrövidebb idő alatt meg tudják tenni a nagy távolságokat.
A Galileo űrszonda nem repült közvetlenül a Jupiterhez, hanem egy bonyolult hurokutat követett. Többször elhaladt a föld felett, és lendületet kapott egy lendítéssel.
Valahányszor Galileo kicsit gyorsabb lett. Így az üzemanyag-fogyasztás alacsonyan tartható, mert a szonda a repüléshez szükséges energiát a Földről és a Vénuszról kapta. Úgyszólván benzinkútként használta a bolygót. A Galileo szonda Jupiterrel kapcsolatos küldetéséről a „Jupiter missziók” oldalon olvashat bővebben.
Utazás a Naprendszer belsejébe
Ha a Földről a Naprendszer belsejébe kerül, akkor le kell lassítani az űrszondákat, különben a nap vonzereje egyre gyorsabbá tenné őket. Nem kell túl nagy távolságokat teljesítenie, ezért nincs szüksége nagy sebességre.
De amikor a szonda a célobjektumnál van, akkor ott kell maradnia, és nem zoomolhat el mellette, ezért fékezni kell. A fékezés olyan üzemanyagot is használ, amelyet takarékos manőver segítségével lehet fékezni.
Itt a Mercury szonda Messenger pályája látható példaként. Annak érdekében, hogy ne hagyja ki célját, a Messenger a Föld és a Vénusz bolygókat, sőt a Merkúrot is lelassította. Messenger kétszer haladt el a Vénusz és a Merkúr mellett, hogy megszabaduljon a kinetikus energiától és lelassítsa azt.
Így jön létre ez a furcsa pálya, amely a macskákhoz hasonló hírvivőket lopakodik a bokor körül. De a lényeg, hogy a végén elérje célját! A Messenger 2004-ben indult, és 2011-ben érkezett Merkurba.
Ha egy kis test egy sokkal nagyobb és nehezebb testhez kerül, akkor a gravitáció befolyásolja. Ez vonatkozik az űrhajókra, valamint az olyan kis testekre, mint aszteroidák, meteoritok, üstökösök és még kisebb kövek, beleértve a porszemcséket is.
Saját repülési útvonaltól függően különböző dolgok történhetnek:
A baleset
Ha egy kis égitest, amely a Naprendszerünkön keresztül mozog, túl közel kerül az egyik bolygóhoz, akkor gravitációs területére kerül. Ez oda vezethet, hogy vonzza a bolygó (vagy a nap), és elhagyja eredeti pályáját.
Ha túl közel kerül a nagy ellenfélhez, előfordulhat, hogy a kicsi (aszteroida vagy üstökös) már nem tud megúszni és ütközni a nagyval.
Egy ilyen esetet élőben is hallani lehetett Cipész-Levy üstökös hogy figyeljék. Az üstökös a Jupiter gravitációs hatása alá került, és a Jupiter gravitációs erői sok apró darabokra törték fel, amelyek aztán belemerültek a gázóriás légkörébe és felégtek.
Ez volt az első alkalom, hogy ilyesmit figyeltek meg, és nagy figyelmet kapott az egész világon. Például, ha megnézi a hold felszínét, és észreveszi a sok becsapódó krátert, akkor az ilyen ütközések meglehetősen gyakoriak.
A gyorsulás
Egy nagy bolygó csalóként is viselkedhet egy kis testen, amely közel esik hozzá. Olyan módon befolyásolja, hogy megváltoztatja a pályáját, és egy kicsit megadja a saját lendületét. Ez az energiaellátás nagy hatással van a kis testre, mert jelentősen megnő a sebessége.
A Jupiter a bolygók közül a legnagyobb, és a legnagyobb gravitációs mezővel is rendelkezik. Ez messze kiterjed az űrbe, és még a távoli Szaturnuszra is hatással van egy kicsit. A Jupiter a legnagyobb csúzli, ami nálunk van.
Sok olyan tárgyat, amely az űrben fütyül és esetleg a földet éri, a Jupiter eltereli és újra kidobja a Naprendszer külső területeire.
Ha a Jupiter nem létezne, sok nagy térrész megtalálta volna az utat a Földre, és hatalmas károkat okozott a felszínén.
A lassulás
Ahogy valamit fel lehet gyorsítani, úgy az energia és a sebesség csökkenését is. Elvileg ugyanaz a folyamat:
Egy kis test közel áll egy testhez, amely ahhoz képest nagyon nagy, bejut a gravitációs mezőjébe, és egyszerre tapasztal irányváltást és sebességváltozást. Csak ezúttal kerül át a mozgási energia a kicsiből a nagyba.
Ennek a titka a bolygó mozgásirányával függ össze. Minden bolygó a Nap körül mozog, így nem áll meg és várja meg az űrszondát.
Most attól függ, hogy az űrszonda vagy egy másik kis test szempontjából a bolygó elmozdul-e felé, vagy eltávolodik tőle. Az első esetben a szonda felgyorsul, a másodikban lassul.
Jobban el tudja képzelni, ha a tenisz sportjára gondol: a labda repül. Ha a teniszütőt felé mozgatom és eltalálom, a labda több energiát kap és felgyorsul, megváltoztatja repülési irányát és visszarepül a másik mezőre.
A labda repül. Ha kissé hátra mozgatom a teniszütőt, és a labda lepattan róla, elveszíti mozgási energiájának egy részét, és lassabbá válik. Megváltoztatja repülési irányát, és ilyen esetben általában leesik a földre (itt ismét szerepet játszik a gravitációs erő, amelyet most figyelmen kívül hagyunk).
Pályára lendülés
Az is lehetséges, hogy egy kis testet nagyobb is megfogjon. A kicsi pályáját úgy változtatják meg, hogy ezentúl a nagy körül keringjen, és ne tudjon elmenekülni tőle. A nagy gázbolygók valószínűleg így gyűjtötték össze számos holdjukat.
Miután az űrszondák elérték céljukat, ők is a bolygó vagy aszteroida körüli pályára fordulnak. Ily módon hosszabb ideig tartózkodnak a helyszínen, hogy megfigyeléseket végezzenek, és a bolygót is minden oldalról megvizsgálhatják.
Az, hogy mi történik egy kis aszteroidával vagy üstökössel, amikor túl közel kerül egy nagy bolygóhoz, sok tényezőtől és egybeeséstől függ:
- Milyen közel jön hozzá?
- Hogyan mozognak mindkettő egymás felé?
- Milyen sebességgel ér el ott?
- Milyen szögben közelíti meg a bolygót?
Természetesen, amikor egy űrszondát kiküld egy bolygó kilengésre, semmi sem marad a véletlenre. A kívánt hatás eléréséhez szükséges pályát jó előre kiszámítják és megtervezik, majd pontosan be kell tartani. Időközben az űrszonda bolygóhoz való közelítésének mind a négy változatát alkalmazták:
- A küldetések felgyorsítása a Naprendszer külső régióiban (például Voyager, Galileo, Cassini .)
- A lassulás a Merkúrra utazáskor (pl. Mariner 10 és Messenger)
- Pályára lendülve (Galileóval a Jupiter körül, Cassinivel a Szaturnusz körül)
- A szonda célzott összeomlása a küldetés befejezése után (például Galileo a Jupiteren és SMART a Holdon)
Az első lengési manővert az Apollo 13 hajtotta végre 1970-ben, de önkéntelenül. Az űrhajót 3 űrhajós irányította, akik a Holdra repültek. Egy oxigéntartály felrobbant útközben, így hármuknak a lehető leggyorsabban vissza kellett térniük a Földre, mielőtt elfogyott volna a levegőjük, hogy lélegezzen. Ahelyett, hogy leszálltak volna a Holdra (az eredeti tervek szerint), körbejárták, és gravitációjával felgyorsították űrhajójukat a Föld felé. Szerencsére időben életben hazaértek.
A Mariner 10 1973-ban a Vénusz gravitációját lelassította. A Naprendszer belsejében a Merkúrhoz repült. Mindig az a probléma, hogy a nap gravitációs vonzereje olyan erős, hogy az űrszondák mintha önmagukban gyorsulnának fel. Ezért útközben fékeznie kell, hogy olyan célállomást érhessen el, mint a Merkúr.
Az ellenkező irányba az 1. és 2. Voyager az óriási bolygókat, a Jupitert és a Szaturnuszt használta „lépcsőként”, hogy folytassa útját a Naprendszer külső szakaszáig. A Voyager 2 a swing-by módszerrel gyorsított a Jupiteren és a Szaturnuszon, és 12 éven belül el tudta érni a Neptunust. További lendület nélkül az út kétszer olyan hosszú lett volna!
Manapság a swing-by manővereket szinte minden űrmisszióban alkalmazzák.