Gravity assist

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Denne artikel skal forklare rumsonders formål med forbiflyvning af andre planeter end det endelige mål.

På Google er der 85 artikler på dansk om "gravity assist". 
Er der nogen som har et bedre navn, så kom endelig frem med det.

En rumsonde, der nærmer sig en planet, vil accelereres da den potentielle energi mindskes. Da den mekaniske energi er uændret, vil den kinetiske energi derfor vokse. Efter at rumsonden har passeret den tætteste afstand til planeten, vil den decelereres. Den potentielle energi vokser så den kinetiske energi mindskes. Hvis planeten er stillestående, vil rumsondens energi efter mødet være uændret - ækvivalent med en cyklist, der øger farten ned af bakke, men mister fart op ad bakke (analogien har rulle- og luftmodstand, der skal ignoreres).

Da planeter omkredser Solen, vil rumsonden skubbes af planeten under passagen:

• En bold, der kastes mod en stillestående lastbil, vil ikke modtage energi fra lastbilen.
• En bold der kastes på en modkørende lastbil, vil i deformationsfasen skubbes fremad af lastbilen.
• En bold der kastes på en bortkørende lastbil, vil i deformationsfasen skubbe lastbilen fremad.

Meget simpelt fortalt vil rumsonder, der passerer bag planeten, modtage energi fra planeten. Rumsonder, der passerer foran planeten, vil frigive energi til planeten. Da masseforskellen imellem rumsonden og planeten er enorm, vil rumsondens hastighed ændres mærkbart - mens planetens er ubetydelig. Lastbilsanalogien halter her, da bolden flyver tilbage til udgangspunktet. Hvis lastbilen kunne tiltrække bolden, når den var tæt på og man kastede parallelt med lastbilen, passer analogien.

En anden effekt ved tætte planetpassager er at den relative hastighed i.f.t. Solen kan ændres. Hvis banen afbøjes, vil hastigheden i.f.t. Mælkevejen være den samme, men ændres i.f.t. Solen. Rumsonder arver Jordens tangentialhastighed omkring Solen. Denne hastighedskomponent på ca. 30 km/s kan afbøjes væk fra Solen og accelerere rumsonden mod de ydre planeter.

Skema med immobil og mobil planet. Vektorerne viser kursen for rumsonden før og efter planetpassagen. Vektorlængden angiver hastigheden i forhold til baggrundsstjernerne. U er initialhastigheden, V er planetens tangentialhastighed og V+U er den resulterende hastighed.

Pioneer 10 var den første rumsonde, der anvendte gravity assist, da den passerede Jupiter i 1973. Pioneer 10 blev accelereret til den tredje kosmiske hastighed og forlader derved Solsystemet.
Mariner 10 var den første rumsonde, der anvendte gravity assist til deceleration. Den skulle besøge Merkur og blev sendt på en bane mellem Jordens og Venus' baner. Da den nåede venusbanen i 1974, decelererede Venus rumsonden, så den faldt ind mod Solen. Den nye bane krydsede Merkurs bane og Mariner 10 fløj forbi Merkur tre gange i 1974-75. Uden gravity assist, ville den stadig flyve rundt mellem Jordens og Venus' baner.

Gravity assist kan også anvendes til at afbøje banen væk fra ekliptika. Ulysses fløj forbi Jupiter den 8. februar 1992 og udnyttede Jupiters tyngdefelt til en bane 80°,2 fra ekliptika. Derved kunne Solens poler observeres.

[redigér] Eksterne links

• Slingshot effect
• Gravitational Slingshot Theory
• NASA om Cassini