, Maa , Marss ja isegi Kuu .

Protsessi füüsiline olemus

Mõelge mõne suure taevakeha, näiteks Jupiteri lähedal lendava kosmoselaeva trajektoorile. Esialgsel lähenemisel võime jätta tähelepanuta teiste taevakehade gravitatsioonijõudude mõju kosmoselaevadele.

Cassini AMS kasutas keerulist gravitatsioonimanöövrite kombinatsiooni (aparaat kasutas kiirendamiseks kolme planeedi – Veenuse (kaks korda), Maa ja Jupiteri) ja Rosetta (neli gravitatsioonimanöövrit Maa ja Marsi lähedal) gravitatsioonivälja.

Kunstis

Sellise manöövri kunstilise kirjelduse leiab A. Clarki ulmeromaanist "2010: Odüsseia 2".

Ulmefilmis Interstellar napib Endurance'i orbitaaljaamal kütust, et jõuda kolmandale planeedile Gargantua musta augu lähedal (nimetatud kirjandusliku ahnuse hiiglase järgi). Peategelane Cooper astub riskantse sammu: Endurance peab mööduma Gargantua sündmuste horisondi lähedalt, andes seeläbi jaamale musta augu ligitõmbamise tõttu kiirenduse.

Ulmeromaanis "Marslane" ja samanimelises filmis, kasutades Maa ümber gravitatsiooniabi, kiirendab meeskond Hermese kosmoselaeva, et see uuesti Marsile lennata.

Vaata ka

Kirjutage ülevaade artiklist "Gravitatsioonimanööver"

Märkmed

Lingid

• // crydee.sai.msu.ru
• (navigatsiooniarvutused Orbiteri kosmosesimulaatori jaoks, võimaldab muuhulgas arvutada gravitatsioonimanöövreid)
• // novosti-kosmonavtiki.ru

Gravitatsioonimanöövrit iseloomustav katkend

Viies seltskond seisis metsa enda lähedal. Keset lund põles eredalt tohutu tuli, valgustades härmatisega koormatud puude oksi.
Keset ööd kuulsid viienda kompanii sõdurid metsas lumes samme ja okste kriginat.
"Poisid, nõid," ütles üks sõdur. Kõik tõstsid pead, kuulasid ja metsast välja, eredasse lõkkevalgusesse, astus välja kaks, teineteisest kinni hoides, kummaliselt riietatud inimkujud.
Need olid kaks prantslast, kes peitsid end metsas. Sõduritele arusaamatus keeles midagi kähedalt öeldes lähenesid nad tulele. Üks oli pikem, ohvitserimütsiga ja tundus üsna nõrk. Tulele lähenedes tahtis ta maha istuda, kuid kukkus pikali. Teine, väike, jässakas, taskurätiga põskede ümber seotud sõdur oli tugevam. Ta tõstis seltsimehe üles ja suule osutades ütles midagi. Sõdurid piirasid prantslased sisse, panid haigele mehele mantli ja tõid nii putru kui viina.
Nõrgenenud prantsuse ohvitser oli Rambal; taskurätikuga seotud oli tema batman Morel.
Kui Morel viina jõi ja pudrukausi ära lõpetas, sai ta järsku valusalt lõbustatud ja hakkas midagi rääkima sõduritele, kes temast aru ei saanud. Rambal keeldus söömast ja lebas vaikides küünarnukil lõkke ääres, vaadates mõttetute punaste silmadega Vene sõdureid. Aeg-ajalt lasi ta pika oigamise ja vaikis uuesti. Morel, osutades oma õlgadele, inspireeris sõdureid, et see on ohvitser ja teda tuleb soojendada. Tulele lähenev vene ohvitser saadeti kolonelilt küsima, kas too võtaks prantsuse ohvitseri teda soojendama; ja kui nad tagasi tulid ja ütlesid, et kolonel käskis ohvitseri sisse tuua, kästi Rambal minna. Ta tõusis püsti ja tahtis minna, kuid koperdas ja oleks kukkunud, kui läheduses seisnud sõdur poleks teda toetanud.
- Mida? Sa ei? ütles üks sõdur Rambali poole pöördudes pilku pilgutades.
- Hei, loll! Milline vale! See on mees, eks, mees, - kõlasid etteheited naljatletud sõduri erinevatelt pooltelt. Nad piirasid Rambali ümber, tõstsid nad kaks sülle, võtsid nad vahele ja viisid onni. Rambal kallistas sõdurite kaela ja kui nad teda kandsid, rääkis kaeblikult:
– Oh, nies vaprad, oh, mes bons, mes bons amis! Voila des hommes! oh, mes vaprad, mes bons amis! [Oh hästi tehtud! Oh mu head, head sõbrad! Siin on inimesed! Oh mu head sõbrad!] – ja nagu laps langetas pea ühe sõduri õlale.
Vahepeal istus Morel sõduritest ümbritsetuna parimal kohal.
Morel, väike jässakas prantslane, põletikuliste, vesiste silmadega, mütsi kohal naise taskurätiku ümber seotud, oli riietatud naise kasukasse. Ta, ilmselt purjus, pani käe ümber tema kõrval istunud sõduri ja laulis käheda, murtud häälega prantsuskeelset laulu. Sõdurid hoidsid külgi ja vaatasid talle otsa.
- Tule, tule, õpeta mulle, kuidas? saan kiiresti mööda. Kuidas? .. - ütles naljameeste laulukirjutaja, keda Morel embas.
Vive Henri Quatre,
Vive ce roi vaillanti -
[Elagu Henry Neljas!
Elagu see vapper kuningas!
jne (prantsuse laul)]
laulis Morel silma pilgutades.
Ce diable neli…
- Vivarika! Wif seruvaru! sidblyaka…” kordas sõdur käega vehkides ja viisist tõeliselt kinni püüdes.
- Vaata, tark! Go ho ho ho! .. - jämedat, rõõmsat naeru tõusis erinevatest külgedest. Morel naeris ka grimassi ajades.
- Noh, jätka, jätka!
Qui eut le kolmik talent,
De boire, de battre,
Et d "etre un vert galant ...
[Oma kolmekordset talenti,
joo, võitle
ja ole lahke...]
- Aga see on ka raske. Noh, hästi, Zaletajev! ..
"Kyu..." ütles Zaletajev vaevaga. "Kyu yu yu..." tõmbas ta huuli püüdlikult välja ajades, "letriptala, de bu de ba ja detravagala," laulis ta.
- Oh, see on oluline! See on nii valvur! oh… ho ho ho! "Noh, kas sa ikka tahad süüa?"
- anna talle putru; see ju niipea näljast ära ei söö.
Jälle anti talle putru; ja Morel, naerdes, asusid kolmanda pallimütsi kallale. Rõõmsad naeratused olid kõigi Moreli vaatavate noorte sõdurite nägudel. Vanad sõdurid, kes pidasid selliste pisiasjadega tegelemist väärituks, lebasid teisel pool tuld, kuid vaatasid aeg-ajalt küünarnukkidel püsti tõustes naeratades Morelile otsa.
"Inimesed ka," ütles üks neist mantlis kõrvale hiilides. - Ja koirohi kasvab oma juurel.
– Oo! Issand, Issand! Kui suurepärane, kirg! Külma... - Ja kõik rahunes.
Tähed, justkui teades, et nüüd ei näe neid keegi, mängisid mustas taevas. Nüüd vilksatades, siis välja minnes, nüüd värisedes, sosistasid nad omavahel usinalt millestki rõõmsast, kuid salapärasest.

X
Prantsuse väed sulasid järk-järgult matemaatiliselt õiges kulgemises. Ja see ülesõit üle Berezina, millest nii palju on kirjutatud, oli vaid üks vaheetappidest Prantsuse armee hävitamisel ja sugugi mitte kampaania otsustav episood. Kui Berezinast on nii palju kirjutatud-kirjutatud, siis prantslaste poolt juhtus see vaid seetõttu, et Berezinsky sillal purunesid katastroofid, mida Prantsuse armee varem kannatas ühtlaselt, ühtäkki siia ühel hetkel ja üheks traagiliseks vaatemänguks. mida kõik mäletasid. Venelased rääkisid ja kirjutasid Berezinast nii palju ainult seetõttu, et sõjateatrist kaugel, Peterburis, koostati (Pfueli poolt) plaan Napoleoni tabamiseks Berezina jõel strateegilisse lõksu. . Kõik olid veendunud, et tegelikult läheb kõik täpselt nii, nagu plaanitud, ja seetõttu väitsid nad, et prantslased tappis Berezinsky ülekäigurada. Sisuliselt olid Berezinsky ülesõidu tagajärjed prantslastele relvade ja vangide kaotamisel palju vähem hukatuslikud kui punastele, nagu näitavad arvud.
Berezina ülesõidu ainus tähendus seisneb selles, et see ületuskoht tõestas ilmselgelt ja kahtlemata kõigi mahalõikamisplaanide võltsimist ja ainsa võimaliku tegevusviisi paikapidavust, mida nii Kutuzov kui ka kõik väed (mass) nõudsid - ainult järgides. vaenlane. Prantslaste rahvahulk põgenes üha suurema kiirusega, kogu energia suunatud eesmärgi poole. Ta jooksis nagu haavatud loom ja tal oli võimatu teel seista. Seda tõestas mitte niivõrd ülekäiguraja korraldus, kuivõrd sildadel liikumine. Kui sillad läbi murti, olid Prantsuse konvois relvastamata sõdurid, moskvalased, naised lastega - kõik ei andnud inertsi mõjul alla, vaid jooksis edasi paatidesse, jäätunud vette.
See ettevõtmine oli mõistlik. Nii põgeneja kui ka tagaajaja seis oli ühtviisi halb. Omade juurde jäädes lootis igaüks hädas seltsimehe abi, kindlale kohale, mille ta omade seas hõivas. Olles end venelastele üle andnud, oli ta samas hädaolukorras, kuid eluvajaduste rahuldamise sektsioonis asetati ta madalamale tasemele. Prantslased ei vajanud õiget teavet, et pooled vangid, kellega nad ei teadnud, mida teha, hoolimata venelaste kogu soovist neid päästa, surevad külma ja nälga; nad tundsid, et teisiti ei saagi olla. Kaastundlikumad vene prantslaste komandörid ja jahimehed, vene teenistuses olevad prantslased ei saanud vangide heaks midagi teha. Prantslased olid hävinud katastroofist, millesse sattus Vene armee. Näljastelt, vajalikelt sõduritelt oli võimatu leiba ja riideid ära võtta, et anda neid mitte kahjulikele, mitte vihatud, mitte süüdivatele, vaid lihtsalt mittevajalikele prantslastele. Mõned tegid; aga see oli ainuke erand.

Kosmoselaev Voyager on Maast kõige kaugemal asuv inimese loodud objekt. Ta on tormanud läbi kosmose 40 aastat, olles pikka aega täitnud oma põhieesmärki – Jupiteri ja Saturni uurimist. Fotod Päikesesüsteemi kaugetest planeetidest, kuulsatestKahvatu sinine punktja "Perekonnafoto", kuldne ketas Maa kohta käiva teabega – kõik need on uhked leheküljed Voyageri ja maailma astronautika ajaloos. Kuid täna me ei laula kuulsale seadmele hümne, vaid analüüsime ühte tehnoloogiat, ilma milleta poleks neljakümneaastast lendu lihtsalt toimunud. Tutvuge: Tema Majesteet gravitatsioonimanööver.

Gravitatsiooniline interaktsioon, mis on neljast saadaolevast kõige vähem mõistetav, määrab tooni kogu astronautika jaoks. Üks peamisi kuluartikleid kosmoseaparaadi startimisel on jõudude maksumus, mida on vaja Maa gravitatsioonivälja ületamiseks. Ja iga kosmoseaparaadi kasulik koormus on raketi lisakütus. Selgub paradoks: et rohkem võtta, on vaja rohkem kütust, mis ka kaalub. See tähendab, et massi suurendamiseks peate massi suurendama. Muidugi on see väga üldistatud pilt. Tegelikkuses võimaldavad täpsed arvutused võtta vajaliku koormuse ja seda vastavalt vajadusele suurendada. Kuid gravitatsioon, nagu Sheldon Cooper ütles, on endiselt südametu, ah, lits.

Nagu sageli juhtub, peitub igas nähtuses kahetine olemus. Sama kehtib ka gravitatsiooni ja astronautika kohta. Inimesel õnnestus planeetide gravitatsioonijõudu oma kosmoselendude hüvanguks ära kasutada ja tänu sellele on Voyager juba nelikümmend aastat kütust kulutamata kündnud tähtedevahelist ruumi.

Pole teada, kes tuli esimesena välja gravitatsioonimanöövri idee. Kui järele mõelda, võib jõuda esimeste Egiptuse ja Babüloni astronoomideni, kes lõunamaa tähistaevatel öödel jälgisid, kuidas komeedid planeetidest möödudes oma trajektoori ja kiirust muudavad.

Esimene ametlikult vormistatud idee gravitatsioonimanöövrist tuli Friedrich Arturovitš Zanderi ja Juri Vassiljevitš Kondratjuki huulilt 1920. ja 30. aastatel, teoreetilise kosmonautika ajastul. Juri Vassiljevitš Kondratjuk (pärisnimi - Aleksander Ivanovitš Šargei) - silmapaistev Nõukogude insener ja teadlane, kes Tsiolkovskist sõltumatult lõi ise hapniku-vesiniku raketi skeemid, tegi ettepaneku kasutada pidurdamiseks planeedi atmosfääri, töötas välja laskumissõiduki projekti. maandumiseks taevakehale, mida NASA kasutas hiljem Kuu missioonil. Friedrich Zander on üks neist inimestest, kes seisis Venemaa astronautika tekkeloo juures. Ta oli GIRD - Rocket Propulsion Research Group – entusiastlike inseneride kogukond, kes ehitas esimesed vedelkütuse rakettide prototüübid, ja juhtis seda mõned aastad. Täieliku materiaalse huvi puudumisel dešifreeriti GIRD mõnikord naljaga pooleks kui Inseneride Grupp, kes töötavad millegi nimel.

Juri Vasiljevitš Kondratjuk
Allikas: wikimedia.org

Kondratjuki ja Zanderi tehtud ettepanekute ja gravitatsioonimanöövri praktilise rakendamise vahel möödus umbes viiskümmend aastat. Esimest gravitatsiooniga kiirendatud aparaati pole võimalik täpselt kindlaks teha – ameeriklased väidavad, et see on Mariner 10 1974. aastal. Me ütleme, et see oli Luna 3 aastal 1959. See on ajaloo küsimus, aga mis täpselt on gravitatsioonimanööver?

Gravitatsioonimanöövri olemus

Kujutage ette tavalist karusselli tavalise maja hoovis. Seejärel keeruta seda vaimselt kuni kiiruseni x kilomeetrit tunnis. Seejärel võta kummipall pihku ja viska see pöörlevasse karusselli kiirusega y kilomeetrit tunnis. Lihtsalt hoolitse oma pea eest! Ja mida me selle tulemusel saame?

Siin on oluline mõista, et kogukiirust ei määrata absoluutselt, vaid vaatluspunkti suhtes. Karussellilt ja teie positsioonilt põrkab pall karussellilt maha kiirusega x + y – karusselli ja palli kogusumma. Seega kannab karussell osa oma kineetilisest energiast (täpsemalt impulsi) pallile, kiirendades sellega seda. Pealegi on karussellilt kaotatud energia hulk võrdne pallile ülekantava energia hulgaga. Kuid tänu sellele, et karussell on suur ja malmist ning pall väike ja kummist, lendab pall suurel kiirusel küljele ja karussell aeglustab vaid veidi.

Nüüd viime olukorra üle kosmosesse. Kujutage ette tavalist Jupiterit tavalises päikesesüsteemis. Seejärel keerake seda vaimselt ... kuigi lõpetage, see pole vajalik. Kujutage ette Jupiterit. Temast lendab mööda kosmoselaev ja muudab hiiglase mõjul oma trajektoori ja kiirust. Seda muutust võib kirjeldada kui hüperbooli – kiirus esmalt suureneb lähenedes ja seejärel väheneb eemaldudes. Jupiteri potentsiaalse elaniku seisukohalt pöördus meie kosmoselaev oma algkiiruse juurde tagasi lihtsalt suunda muutes. Kuid me teame, et planeedid tiirlevad ümber Päikese ja isegi suurel kiirusel. Jupiter näiteks kiirusel 13 km/s. Ja kui seade mööda lendab, püüab Jupiter selle gravitatsiooniga kinni ja lohistab kaasa, paiskades seda ettepoole suurema kiirusega kui varem! See on siis, kui lendate planeedi taha selle liikumise suuna suhtes ümber Päikese. Kui lennata selle ette, siis kiirus vastavalt langeb.

gravitatsiooni manööver. Allikas: wikimedia.org

Selline skeem meenutab kivide loopimist tropist. Seetõttu on manöövri teine ​​nimi "gravitatsioonitropp". Mida suurem on planeedi kiirus ja mass, seda rohkem saate selle gravitatsioonivälja kiirendada või aeglustada. On ka väike nipp – nn Orbeti efekt.

Hermann Orbeti järgi nimetatud efekti saab kõige üldisemalt kirjeldada järgmiselt: suurel kiirusel liikuv reaktiivmootor teeb kasulikumat tööd kui seesama aeglaselt liikuv. See tähendab, et kosmoselaeva mootor on kõige tõhusam trajektoori "madalaimas" punktis, kus gravitatsioon seda kõige rohkem tõmbab. Sel hetkel sisse lülitatuna saab see põlenud kütusest palju suurema impulsi, kui see saaks gravitatsioonikehadest eemal.

Kõik see ühtseks pildiks kokku pannes saame väga hea kiirenduse. Näiteks Jupiter oma kiirusega 13 km / s võib teoreetiliselt kiirendada laeva 42,7 km / s, Saturn - 25 km / s, väiksemad planeedid, Maa ja Veenus - 7-8 km / s. Siin lülitub kujutlusvõime kohe sisse: mis saab siis, kui laseme Päikese poole teoreetilise tulekindla aparaadi ja kiirendame sellest eemale? Tõepoolest, see on võimalik, kuna Päike tiirleb ümber massikeskme. Aga mõelgem laiemalt – mis saab siis, kui lendame mööda neutrontähest, nagu McConaughey kangelane lendas mööda Gargantuast (must auk) Interstellaris? Kiirendus on umbes 1/3 valguse kiirusest. Nii et kui meie käsutuses oleks sobiv laev ja neutrontäht, siis võiks selline katapult lasta Proxima Centauri piirkonda laeva juba 12 aastaga. Kuid see on ikkagi ainult metsik fantaasia.

Voyageri manöövrid

Kui ma artikli alguses ütlesin, et me ei laula Voyagerile hümne, siis ma valetasin. Märkimist väärib inimkonna kiireim ja kaugeim aparaat, millel täitub ka tänavu 40 aastat.

Kaugetele planeetidele mineku idee sai võimalikuks tänu gravitatsioonimanöövritele. Oleks ebaõiglane mainimata jätta tollast UCLA kraadiõppurit Michael Minovichit, kes arvutas välja gravitatsioonitropi mõjud ja veenis reaktiivmootorite laboratooriumi professoreid, et isegi 60ndatel olemasoleva tehnoloogiaga on võimalik lennata kaugetele planeetidele.

Voyageri tehtud foto Jupiterist

Raske on ette kujutada, kui palju kütuseruumi sõidukid on gravitatsioonimanöövreid säästnud. Need aitavad jõuda hiidplaneetide lähedusse ja jõuavad isegi igaveseks päikesesüsteemist kaugemale. Isegi meile suhteliselt lähedal asuvate komeetide ja asteroidide uurimisel saab gravitatsioonimanöövreid kasutades välja arvutada kõige säästlikuma trajektoori. Millal tekkis "kosmilise tropi" idee? Ja millal seda esmakordselt rakendati?

Gravitatsioonimanöövri kui loodusnähtuse avastasid esmakordselt mineviku astronoomid, kes taipasid, et planeetide gravitatsioonilise mõju all toimuvad olulised muutused komeetide orbiitidel, nende perioodis (ja sellest tulenevalt ka orbiidi kiiruses). Niisiis, pärast lühiajaliste komeetide üleminekut Kuiperi vööst Päikesesüsteemi siseossa toimub nende orbiitide märkimisväärne ümberkujundamine just massiivsete planeetide gravitatsioonilise mõju all, nurkimpulsi vahetamisel nendega ilma igasuguse energiakulud.

Gravitatsioonimanöövrite kasutamise idee kosmoselennu eesmärgi saavutamiseks töötas Michael Minovich välja 60ndatel, kui ta stažeeris üliõpilasena NASA reaktiivmootorite laboris. Esimest korda realiseeriti gravitatsioonimanöövri idee automaatse planeetidevahelise jaama "Mariner-10" lennutrajektooril, kui Merkuurini jõudmiseks kasutati Veenuse gravitatsioonivälja.

"Puhas" gravitatsioonimanöövris järgitakse täpselt kiiruste mooduli võrdsuse reeglit enne ja pärast taevakehale lähenemist. Kasu saab ilmselgeks, kui liigume planetotsentrilistelt koordinaatidelt heliotsentrilistele. See on selgelt näha siin näidatud skeemil, mis on kohandatud V. I. Levantovski raamatust "Kosmoselennu mehaanika". Sõiduki trajektoor on näidatud vasakul, nii nagu seda näeb vaatleja planeedil R. Kiirus v sisse "kohalikus lõpmatuses" on absoluutväärtuses võrdne v out-ga. Kõik, mida vaatleja märkab, on aparaadi suuna muutus. Heliotsentrilistes koordinaatides asuv vaatleja näeb aga olulist muutust aparaadi kiiruses. Kuna säilib ainult kosmoseaparaadi kiiruse moodul planeedi suhtes ja see on võrreldav planeedi enda orbiidi kiiruse mooduliga, võib saadav kiiruste vektorsumma muutuda nii suuremaks kui ka väiksemaks kui sõiduki kiirus enne lähenemas. Paremal on sellise nurkimpulsi vahetuse vektordiagramm. V in ja v out tähistavad kosmoselaeva võrdset sisenemis- ja väljumiskiirust planeedi suhtes ning V sbl, V remote ja V pl kosmoselaeva lähenemis- ja eemaldamiskiirusi ning planeedi orbiidi kiirust heliotsentrilistes koordinaatides. ΔV juurdekasv on kiirusimpulss, mille planeet aparatuurile teatas. Muidugi on hetk, mille aparaat ise planeedile edastab, tühine.

Seega saab kohtumistee sobiva valikuga mitte ainult muuta suunda, vaid ka oluliselt suurendada seadme kiirust ilma selle energiaallikaid kulutamata.

See diagramm ei näita, et alguses suureneb kiirus järsult ja seejärel langeb lõppväärtuseni. Ballistikud sellest tavaliselt ei hooli, nad tajuvad nurkimpulsi vahetust planeedilt tuleva "gravitatsioonilöögina", mille kestus on lennu kogukestusega võrreldes tühine.

Gravitatsioonimanöövris on kriitilised planeedi M mass, sihtvahemik d ja kiirus v in. Huvitav on see, et kiiruse juurdekasv ΔV on maksimaalne, kui v in on võrdne ringikujulise kiirusega planeedi pinna lähedal.

Seega on hiidplaneetide manöövrid kõige soodsamad ja need lühendavad märgatavalt lennu kestust. Kasutatakse ka manöövreid Maa ja Veenuse lähedal, kuid see pikendab oluliselt kosmosereisi kestust.

Alates Mariner 10 missiooni edust on paljudel kosmosemissioonidel kasutatud gravitatsiooniabi manöövreid. Näiteks oli erakordselt edukas kosmoselaeva Voyager missioon, mille abil viidi läbi hiidplaneetide ja nende satelliitide uuringud. Sõidukid lasti välja USA-s 1977. aasta sügisel ja jõudsid missiooni esimesele sihtmärgile, planeedile Jupiter, 1979. aastal. Pärast Jupiteri ümbruse uurimisprogrammi lõpetamist ja selle satelliitide uurimist sooritasid sõidukid gravitatsioonimanöövri (kasutades Jupiteri gravitatsioonivälja), mis võimaldas neid saata veidi erinevatel trajektooridel Saturnile, kuhu nad jõudsid vastavalt 1980. ja 1981. aastal. Järgmisena sooritas Voyager 1 keeruka manöövri, et mööduda Saturni kuust Titaanist 5000 km raadiuses, ja jõudis seejärel Päikesesüsteemist väljumise trajektoorile.

Voyager 2 sooritas ka teise gravitatsioonimanöövri ja oli vaatamata mõningatele tehnilistele probleemidele suunatud seitsmenda planeedi Uraani poole, millega kohtati 1986. aasta alguses. Pärast Uraanile lähenemist tehti selle väljal veel üks gravitatsioonimanööver ning Voyager 2 suundus Neptuuni poole. Siin võimaldas gravitatsioonimanööver seadmel jõuda piisavalt lähedale Neptuuni satelliidile Triton.

1986. aastal võimaldas gravitatsioonimanööver Veenuse lähedal Nõukogude kosmoselaevadel VEGA-1 ja VEGA-2 kohtuda Halley komeediga.

Üsna 1995. aasta lõpus jõudis Jupiterini uus aparaat Galileo, mille lennutrajektooriks valiti gravitatsioonimanöövrite ahel Maa ja Veenuse gravitatsiooniväljadel. See võimaldas seadmel 6 aasta jooksul kaks korda asteroidivöö külastada ja üsna suurtele kehadele Gaspra ja Ida lähedale jõuda ning isegi kaks korda Maale naasta. Pärast USA-s starti 1989. aasta sügisel saadeti kosmoselaev Veenusele, millele see lähenes 1990. aasta veebruaris ja naasis seejärel 1990. aasta detsembris Maale. Taas tehti gravitatsioonimanööver ja seade läks asteroidivöö siseossa. Jupiterile jõudmiseks naasis Galileo 1992. aasta detsembris uuesti Maale ja heitis lõpuks Jupiteri lennukursile.

1997. aasta oktoobris lasti ka USA-s Saturnile kosmoselaev Cassini. Selle lennuprogramm näeb ette 4 gravitatsioonimanöövrit: kaks Veenuse lähedal ning üks Maa ja Jupiteri lähedal. Pärast esimest Veenuse kohtumismanöövrit (1998. aasta aprillis) läks kosmoselaev Marsi orbiidile ja naasis uuesti (ilma Marsi osaluseta) Veenusele. Teine Veenuse manööver (juuni 1999) tagastas Cassini Maale, kus tehti ka gravitatsiooniabi manööver (august 1999). Nii saavutas kosmoselaev piisava kiiruse kiireks lennuks Jupiterisse, kus 2000. aasta detsembri lõpus sooritatakse tema viimane manööver teel Saturnile. Seade peaks eesmärgid saavutama 2004. aasta juulis.

L. V. Ksanfomality, füüsika-matemaatikadoktor. Sci., Kosmoseuuringute Instituudi labori juhataja.

tavapärane vaade

Päikesesüsteemis on erikehad – komeedid.
Komeet on väike keha, mille suurus on mitu kilomeetrit. Erinevalt tavalisest asteroidist sisaldab komeet erinevaid jääsid: vett, süsihappegaasi, metaani ja muud. Kui komeet Jupiteri orbiidile jõuab, hakkavad need jääd kiiresti aurustuma, lahkuvad koos tolmuga komeedi pinnalt ja moodustavad nn kooma – tahket tuuma ümbritseva gaasi- ja tolmupilve. See pilv ulatub tuumast sadade tuhandete kilomeetrite kaugusele. Tänu peegeldunud päikesevalgusele muutub komeet (mitte ise, vaid ainult pilv) nähtavaks. Ja kerge surve tõttu tõmmatakse osa pilvest nn sabasse, mis ulatub komeedist paljude miljonite kilomeetrite kaugusele (vt foto 2). Väga nõrga gravitatsiooni tõttu on kogu kooma ja saba aine pöördumatult kadunud. Seetõttu võib komeet Päikese lähedal lennates kaotada mitu protsenti oma massist ja mõnikord rohkemgi. Tema eluaeg astronoomiliste standardite järgi on tühine.
Kust tulevad uued komeedid?

Traditsioonilise kosmogoonia järgi pärinevad nad nn Oorti pilvest. On üldtunnustatud seisukoht, et Päikesest saja tuhande astronoomilise ühiku kaugusel (pool kaugust lähimast tähest) asub tohutu komeetide reservuaar. Lähimad tähed häirivad seda reservuaari perioodiliselt ja siis muutuvad mõne komeedi orbiidid nii, et nende periheel on Päikese lähedal, selle pinnal olevad gaasid hakkavad aurustuma, moodustades tohutu kooma ja saba ning komeet muutub teleskoobi kaudu nähtavaks. ja mõnikord isegi palja silmaga. Pildil on kuulus suur komeet Hale-Bopp, 1997. aastal.

Kuidas Oorti pilv tekkis? Üldtunnustatud vastus on selline. Päikesesüsteemi tekke alguses hiidplaneetide piirkonnas tekkis palju jäiseid kehasid, mille läbimõõt oli kümme või enam kilomeetrit. Mõned neist said osaks hiidplaneetidest ja nende satelliitidest ning mõned paiskusid välja Päikesesüsteemi perifeeriasse. Jupiter mängis selles protsessis peamist rolli, kuid Saturn, Uraan ja Neptuun rakendasid sellele ka oma gravitatsiooniväljad. Kõige üldisemalt nägi see protsess välja selline: Jupiteri võimsa gravitatsioonivälja lähedal lendab komeet, mis muudab oma kiirust nii, et satub Päikesesüsteemi perifeeriasse.

Tõsi, sellest ei piisa. Kui komeedi periheel asub Jupiteri orbiidil ja afeel on kuskil perifeeria ääres, siis on selle perioodiks, nagu on lihtne arvutada, mitu miljonit aastat. Päikesesüsteemi eksisteerimise jooksul on sellisel komeedil aega Päikesele ligi tuhat korda läheneda ja kogu tema aurustuv gaas aurustub. Seetõttu eeldatakse, et kui komeet on perifeerial, siis lähimate tähtede häired muudavad selle orbiiti nii, et periheel jääb samuti Päikesest väga kaugele.

Seega on neljaastmeline protsess. 1. Jupiter viskab tüki jääd Päikesesüsteemi perifeeriasse. 2. Lähim täht muudab oma orbiiti nii, et ka orbiidi periheel on Päikesest kaugel. 3. Sellisel orbiidil püsib jäätükk tervena ligi mitu miljardit aastat. 4. Teine mööduv täht häirib taas oma orbiiti nii, et periheel on Päikese lähedal. Selle tulemusena lendab meie poole jäätükk. Ja me näeme seda nagu uut komeeti.

Kõik see tundub tänapäeva kosmogonistidele üsna usutav. Aga kas on? Vaatame kõiki nelja etappi lähemalt.

GRAVITSIOONMANÖÖVER

Esimene kohtumine

Gravitatsioonimanöövriga tutvusin esimest korda 9. klassis füüsika piirkonnaolümpiaadil. Ülesanne oli selline.
Maalt lastakse välja rakett kiirusega V (piisab gravitatsiooniväljast väljalennuks). Raketil on F tõukejõuga mootor, mis võib töötada aja t. Mis ajahetkel tuleb mootor tööle panna, et raketi lõppkiirus oleks maksimaalne? Ignoreeri õhutakistust.

Alguses tundus mulle, et pole vahet, millal mootor sisse lülitada. Raketi lõppkiirus peab ju energia jäävuse seadusest tulenevalt olema igal juhul sama. Raketi lõppkiiruse arvutamiseks jäi üle kahel juhul: 1. käivitame mootori alguses, 2. lülitame mootori peale Maa gravitatsiooniväljalt lahkumist. Seejärel võrrelge tulemusi ja veenduge, et raketi lõppkiirus on mõlemal juhul sama. Siis aga meenus mulle, et võimsus võrdub: tõmbejõud korda kiirus. Seetõttu on rakettmootori võimsus maksimaalne, kui mootor käivitatakse kohe käivitamisel, kui raketi kiirus on maksimaalne. Niisiis, õige vastus on: paneme mootori kohe tööle, siis on raketi lõppkiirus maksimaalne.

Ja kuigi ma lahendasin probleemi õigesti, kuid probleem jäi. Raketi lõppkiirus ja seega ka energia SÕLTUB sellest, millisel ajahetkel mootor sisse lülitatakse. Tundub, et tegemist on energia jäävuse seaduse selge rikkumisega. Või mitte? Mis siin lahti on? Energiat tuleb säästa! Kõigile neile küsimustele püüdsin vastata pärast olümpiaadi.

Raketi tõukejõud SÕLTUB selle kiirusest. See on oluline punkt ja väärib arutamist.
Oletame, et meil on rakett massiga M, mille mootor tekitab tõukejõu jõuga F. Asetame selle raketi tühja ruumi (tähtedest ja planeetidest eemale) ja lülitame mootori sisse. Kui kiiresti rakett liigub? Me teame vastust Newtoni teisest seadusest: kiirendus A on võrdne:
A = F/M

Liigume nüüd edasi teise inertsiaalse tugiraamistiku juurde, milles rakett liigub suurel kiirusel, näiteks 100 km/sek. Kui suur on raketi kiirendus selles võrdlusraamistikus?
Kiirendus EI SÕLTU inertsiaalse tugiraamistiku valikust, seega on see SAMA:
A = F/M
Samuti ei muutu raketi mass (100 km / s ei ole veel relativistlik juhtum), seega on tõukejõud F SAMA.
Ja seetõttu SÕLTUB raketi võimsus selle kiirusest. Võimsus võrdub ju jõud ja kiirus. Selgub, et kui rakett liigub kiirusega 100 km/s, siis on selle mootori võimsus 100 korda võimsam kui TÄPSELT SAMA mootor, mis asub kiirusega 1 km/s liikuval raketil.

Esmapilgul võib see tunduda kummaline ja isegi paradoksaalne. Kust tuleb tohutu lisajõud? Energiat tuleb säästa!
Uurime seda probleemi.
Rakett liigub alati joa tõukejõul: paiskab suurel kiirusel kosmosesse erinevaid gaase. Kindluse mõttes eeldame, et gaaside eraldumise kiirus on 10 km/sek. Kui rakett liigub kiirusega 1 km/sek, siis selle mootor kiirendab peamiselt mitte raketti, vaid raketikütust. Seetõttu pole mootori võimsus raketi kiirendamiseks suur. Kuid kui rakett liigub kiirusega 10 km / s, on väljapaisatud kütus välise vaatleja suhtes puhkeasendis, see tähendab, et kogu mootori võimsus kulub raketi kiirendamisele. Ja kui rakett liigub kiirusega 100 km/s? Sel juhul liigub väljapaiskuv kütus kiirusega 90 km/sek. See tähendab, et kütuse kiirus VÄHENEB 100-lt 90 km/s-le. Ja KÕIK erinevus kütuse kineetilises energias, mis tuleneb energia jäävuse seadusest, kandub üle raketile. Seetõttu suureneb rakettmootori võimsus sellistel kiirustel märkimisväärselt.

Lihtsamalt öeldes on kiiresti liikuva raketi raketikütuses palju kineetilist energiat. Ja sellest energiast ammutatakse raketi kiirendamiseks lisajõudu.

Nüüd jääb üle välja mõelda, kuidas seda raketi omadust praktikas kasutada saab.

Praktilise rakenduse katse

Oletame, et lähete lähitulevikus lendama raketiga Titanil asuvasse Saturni süsteemi (vt fotosid 1-3), et uurida anaeroobseid eluvorme. Nad lendasid Jupiteri orbiidile ja selgus, et raketi kiirus oli langenud peaaegu nullini. Lennutrajektoori ei arvutatud õigesti või kütus osutus võltsinguks :) . Või tabas meteoriit kütuselahti ja peaaegu kogu kütus läks kaduma. Mida teha?

Raketil on mootor ja väike kogus kütust alles. Kuid maksimaalne, milleks mootor on võimeline, on raketi kiiruse suurendamine 1 km / s. Sellest Saturni lendamiseks ilmselgelt ei piisa. Ja nüüd pakub piloot sellist võimalust.
«Siseneme Jupiteri tõmbeväljale ja kukume sellele peale. Selle tulemusena kiirendab Jupiter raketi tohutu kiiruseni - umbes 60 km / s. Kui rakett kiirendab selle kiiruseni, lülitage mootor sisse. Mootori võimsus sellel kiirusel suureneb mitu korda. Seejärel tõuseme Jupiteri tõmbeväljalt õhku. Sellise gravitatsioonimanöövri tulemusena suureneb raketi kiirus mitte 1 km / s, vaid palju rohkem. Ja me saame lennata Saturnile."
Aga keegi vaidleb vastu.
"Jah, Jupiteri lähedal oleva raketi võimsus suureneb. Rakett saab lisaenergiat. Kuid Jupiteri tõmbeväljast välja lennates kaotame kogu selle lisaenergia. Energia peab jääma Jupiteri potentsiaalikaevu, muidu tekib midagi igiliikuri taolist ja see on võimatu. Seetõttu pole gravitatsioonimanöövrist mingit kasu. Me lihtsalt raiskame oma aega."

Niisiis, rakett pole Jupiterist kaugel ja on selle suhtes peaaegu liikumatu. Raketil on mootor, milles on piisavalt kütust, et tõsta raketi kiirust vaid 1 km/sek. Mootori efektiivsuse suurendamiseks tehakse ettepanek teha gravitatsioonimanööver: "kukkuda" rakett Jupiterile. Ta liigub tema tõmbeväljas mööda parabooli (vt fotot). Ja trajektoori madalaimas punktis (fotol punase ristiga märgitud) lülitub sisse l mootor. Raketi kiirus Jupiteri lähedal saab olema 60 km/sek. Pärast seda, kui mootor seda veelgi kiirendab, tõuseb raketi kiirus 61 km / s-ni. Kui suur on raketi kiirus, kui see väljub Jupiteri gravitatsiooniväljast?

See ülesanne on gümnasistile jõukohane, kui ta muidugi füüsikat hästi tunneb. Kõigepealt peate kirjutama potentsiaalse ja kineetilise energia summa valemi. Seejärel pidage meeles palli gravitatsioonivälja potentsiaalse energia valemit. Vaata teatmeteosest, mis on gravitatsioonikonstant, samuti Jupiteri mass ja selle raadius. Kasutades energia jäävuse seadust ja sooritades algebralisi teisendusi, saada üldine lõppvalem. Ja lõpuks, asendades kõik arvud valemis ja tehes arvutused, saate vastuse. Ma saan aru, et keegi (peaaegu mitte keegi) ei taha mõnesse valemisse süveneda, seega proovin ilma võrranditega pingutamata selle ülesande lahendust “näppude peal” selgitada. Loodetavasti töötab! :) .

Kui rakett on paigal, on selle kineetiline energia null. Ja kui rakett liigub kiirusega 1 km / s, siis eeldame, et selle energia on 1 ühik. Seega, kui rakett liigub kiirusega 2 km / s, on selle energia 4 ühikut, kui 10 km / s, siis 100 ühikut jne. See on selge. Oleme poole probleemist juba lahendanud.
Ristiga tähistatud punktis (vt fotot) on raketi kiirus 60 km/s ja energia 3600 ühikut. Jupiteri tõmbeväljast väljalennuks piisab 3600 ühikust. Pärast raketi kiirendamist sai selle kiiruseks 61 km / s ja energiaks vastavalt 61 ruutu (võtame kalkulaatori) 3721 ühikut. Kui rakett Jupiteri gravitatsiooniväljast välja lendab, kulutab see vaid 3600 ühikut. Järele on jäänud 121 ühikut. See vastab kiirusele (võtame ruutjuur) 11 km/sek. Probleem lahendatud. See ei ole ligikaudne, vaid TÄPNE vastus.

Näeme, et gravitatsioonimanöövrit saab kasutada lisaenergia saamiseks. Selle asemel, et kiirendada raketi kiiruseni 1 km / s, saab seda kiirendada kuni 11 km / s (121 korda rohkem energiat, efektiivsus - 12 tuhat protsenti!), Kui läheduses on mõni massiivne keha nagu Jupiter.

Tänu sellele saime SUUR energiakasu? Tänu sellele, et nad jätsid kasutatud tuumkütuse mitte tühja ruumi raketi lähedusse, vaid Jupiteri loodud sügavasse potentsiaalikaevu. Kasutatud kütus sai suure potentsiaalse energia MIINUSmärgiga. Seetõttu sai rakett suure kineetilise energia PLUSSmärgiga.

Vektori pööramine

Oletame, et lendame Jupiteri lähedal raketiga ja tahame selle kiirust suurendada. Aga meil pole kütust. Ütleme nii, et meil on natuke kütust oma kursi korrigeerimiseks. Kuid selgelt ei piisa raketi märgatavast hajutamiseks. Kas saame gravitatsiooniabi kasutades märgatavalt suurendada raketi kiirust?
Kõige üldisemal kujul näeb see ülesanne välja selline. Lendame teatud kiirusega Jupiteri gravitatsioonivälja. Siis lendame põllult välja. Kas meie kiirus muutub? Ja kui palju see võib muutuda?
Lahendame selle probleemi.

Jupiteril viibiva (õigemini selle massikeskme suhtes paigal seisva) vaatleja vaatenurgast näeb meie manööver välja selline. Esiteks on rakett Jupiterist suurel kaugusel ja liigub selle poole kiirusega V. Seejärel Jupiterile lähenedes see kiireneb. Sel juhul on raketi trajektoor kõver ja, nagu teada, on kõige üldisemal kujul hüperbool. Raketi maksimaalne kiirus on minimaalsel lähenemisel. Siin on peamine mitte Jupiterisse põrgata, vaid selle kõrvale lennata. Pärast minimaalset lähenemist hakkab rakett Jupiterist eemalduma ja selle kiirus väheneb. Lõpuks lendab rakett Jupiteri gravitatsiooniväljast välja. Milline saab olema tema kiirus? Täpselt sama, mis saabumisel. Rakett lendas Jupiteri gravitatsioonivälja kiirusega V ja lendas sealt välja täpselt sama kiirusega V. Kas midagi on muutunud? Ei ole muutunud. Kiiruse SUUND on muutunud. See on tähtis. Tänu sellele saame sooritada gravitatsioonimanöövri.

Tõepoolest, meie jaoks pole oluline mitte raketi kiirus Jupiteri suhtes, vaid selle kiirus Päikese suhtes. See on nn heliotsentriline kiirus. Sellise kiirusega liigub rakett läbi päikesesüsteemi. Jupiter liigub ka ümber päikesesüsteemi. Raketi heliotsentrilise kiiruse vektori saab lagundada kahe vektori summaks: Jupiteri orbiidi kiirus (umbes 13 km/sek) ja raketi kiirus Jupiteri suhtes. Siin pole midagi keerulist! See on tavapärane vektorite liitmise kolmnurga reegel, mida õpetatakse 7. klassis. Ja sellest reeglist PIISAB, et mõista gravitatsioonimanöövri olemust.

Meil on neli kiirust. U(1) on meie raketi kiirus Päikese suhtes ENNE gravitatsiooniabi. V(1) on raketi kiirus Jupiteri suhtes ENNE gravitatsiooniabi. V(2) on raketi kiirus Jupiteri suhtes PÄRAST gravitatsiooniabi. V(1) ja V(2) on suuruselt VÕRDSED, kuid suunalt ERINEvad. U(2) on raketi kiirus Päikese suhtes PÄRAST gravitatsiooniabi. Et näha, kuidas kõik need neli kiirust on omavahel seotud, vaadake joonist.

Roheline nool AO on Jupiteri kiirus tema orbiidil. Punane nool AB on U(1): meie raketi kiirus Päikese suhtes ENNE gravitatsiooniabi. Kollane nool OB on meie raketi kiirus Jupiteri suhtes ENNE gravitatsioonimanöövrit. Kollane operatsioonisüsteemi nool näitab raketi kiirust Jupiteri suhtes PÄRAST gravitatsiooniabi. See kiirus PEAB asuma kuskil OB raadiuse kollasel ringil. Sest oma koordinaatsüsteemis EI SAA Jupiter muuta raketi kiiruse väärtust, vaid suudab seda ainult teatud nurga (alfa) võrra pöörata. Ja lõpuks, AC on see, mida me vajame: U(2) raketi kiirus PÄRAST gravitatsiooniabi.

Vaadake, kui lihtne see on. Raketi kiirus PÄRAST gravitatsiooniabi AC on võrdne raketi kiirusega ENNE gravitatsiooniabi AB pluss vektor BC. Ja BC vektor on MUUTUS Jupiteri tugiraamistikus oleva raketi kiiruses. Sest OS - OB = OS + IN = IN + OS = BC. Mida rohkem raketi kiirusvektor Jupiteri suhtes pöörleb, seda tõhusam on gravitatsioonimanööver.

Niisiis lendab rakett ILMA kütuseta Jupiteri (või mõne muu planeedi) gravitatsioonivälja. Selle kiiruse suurus ENNE ja PÄRAST manöövrit Jupiteri suhtes EI MUUTU. Kuid kiirusvektori pöörlemise tõttu Jupiteri suhtes muutub raketi kiirus Jupiteri suhtes ikkagi. Ja selle muutuse vektor lisatakse lihtsalt ENNE manöövrit raketi kiirusvektorisse. Loodan, et selgitasin kõike selgelt.

Et gravitatsioonimanöövri olemust paremini mõista, analüüsime seda 9. juulil 1979 Jupiteri lähedal lennanud Voyager 2 näitel. Nagu graafikult näha (vt fotot), lendas ta kuni Jupiterini kiirusega 10 km/s ja lendas gravitatsiooniväljast välja kiirusega 20 km/s. Ainult kaks numbrit: 10 ja 20.
Teid üllatab, kui palju teavet saab nendest numbritest välja võtta:
1. Arvutame välja, mis kiirus oli Voyager 2-l, kui see Maa gravitatsiooniväljast lahkus.
2. Leiame nurga, mille all aparaat Jupiteri orbiidile lähenes.
3. Arvutage välja minimaalne vahemaa, mille Voyager 2 Jupiterini lendas.
4. Uurime välja, milline nägi välja selle trajektoor Jupiteril asuva vaatleja suhtes.
5. Leia nurk, mille võrra kosmoselaev pärast Jupiteriga kohtumist kõrvale kaldus.

Me ei kasuta keerulisi valemeid, vaid teeme arvutused, nagu tavaliselt, "näppude peal", mõnikord kasutades lihtsaid jooniseid. Saadud vastused on aga täpsed. Ütleme nii, et need ei pruugi olla täpsed, sest arvud 10 ja 20 pole suure tõenäosusega täpsed. Need on võetud diagrammist ja ümardatud. Lisaks ümardatakse ka teised kasutatavad numbrid. Lõppude lõpuks on meie jaoks oluline mõista gravitatsioonimanöövrit. Seetõttu võtame numbreid 10 ja 20 täpsetena, et oleks millele toetuda.

Lahendame 1. ülesande.
Lepime kokku, et kiirusega 1 km/sek liikuva Voyager-2 energia on 1 ühik. Päikesesüsteemi minimaalne väljumiskiirus Jupiteri orbiidilt on 18 km/sek. Selle kiiruse graafik on fotol, kuid see asub nii. Jupiteri orbiidi kiirus (umbes 13 km / s) on vaja korrutada kahe juurega. Kui Voyager 2 kiirus Jupiterile lähenedes oleks 18 km/s (energia 324 ühikut), siis tema koguenergia (kineetika ja potentsiaali summa) Päikese gravitatsiooniväljas oleks TÄPSELT võrdne nulliga. Kuid Voyager 2 kiirus oli vaid 10 km / s ja energia oli 100 ühikut. See tähendab vähem kui:
324-100 = 224 ühikut.
Seda energiapuudust SISALDAME, kui Voyager 2 liigub Maalt Jupiterisse.
Minimaalne Päikesesüsteemist Maa orbiidilt väljumise kiirus on ligikaudu 42 km/s (veidi rohkem). Selle leidmiseks peate korrutama Maa orbiidi kiiruse (umbes 30 km / s) kahe juurega. Kui Voyager 2 eemalduks Maast kiirusega 42 km/sek, oleks selle kineetiline energia 1764 ühikut (42 ruutu) ja kogusumma oleks NULL. Nagu me juba teada saime, oli Voyager 2 energia alla 224 ühiku, see tähendab 1764 - 224 = 1540 ühikut. Võtame selle arvu juure ja leiame kiiruse, millega Voyager 2 Maa gravitatsiooniväljast välja lendas: 39,3 km/s.

Kui kosmoseaparaat saadetakse Maalt Päikesesüsteemi välisossa, siis reeglina saadetakse see Maa orbiidi kiirust mööda. Sel juhul LISANDUB aparaadi kiirusele Maa liikumise kiirus, mis toob kaasa tohutu energiakasvu.

Ja kuidas on lahendatud kiiruse SUUNA probleem? Väga lihtne. Nad ootavad, kuni Maa jõuab oma orbiidi soovitud osani, nii et selle kiiruse suund on vajalik. Ütleme nii, et raketi Marsile saatmisel on õigel ajal väike “aken”, kus on väga mugav startida. Kui käivitamine mingil põhjusel ebaõnnestus, siis võite kindel olla, et järgmine katse ei toimu varem kui kaks aastat hiljem.

Kui eelmise sajandi 70. aastate lõpus rivistusid hiidplaneedid teatud järjekorras, soovitasid paljud teadlased - taevamehaanika spetsialistid ära kasutada õnnelikku õnnetust nende planeetide asukohas. Pakuti välja projekt, kuidas Grand Tour minimaalsete kuludega läbi viia – reis KÕIGILE hiiglaslikele planeetidele korraga. Mis sai edukalt tehtud.
Kui meil oleks piiramatult ressursse ja kütust, saaksime lennata, kuhu tahame, millal tahame. Kuid kuna energiat tuleb säästa, teevad teadlased ainult energiatõhusaid lende. Võite olla kindel, et Voyager 2 lasti välja Maa liikumissuunas.
Nagu me varem arvutasime, oli selle kiirus Päikese suhtes 39,3 km/sek. Kui Voyager 2 lendas Jupiterile, langes selle kiirus 10 km / s. Kuhu ta saadeti?
Selle kiiruse projektsiooni Jupiteri orbiidi kiirusele võib leida nurkimpulsi jäävuse seadusest. Jupiteri orbiidi raadius on 5,2 korda suurem kui Maa orbiidi raadius. Niisiis, peate jagama 39,3 km / s 5,2-ga. Saame 7,5 km/s. See tähendab, et vajaliku nurga koosinus on 7,5 km / s (Voyageri kiiruse projektsioon) jagatuna 10 km / s (Reisija kiirusega), saame 0,75. Nurk ise on 41 kraadi. Selle nurga all lendas Voyager 2 Jupiteri orbiidile.

Teades Voyager 2 kiirust ja liikumissuunda, saame joonistada gravitatsiooniabi geomeetrilise diagrammi. Seda tehakse nii. Valime punkti A ja joonistame sellest Jupiteri orbiidi kiiruse vektori (valitud skaalal 13 km/s). Selle vektori (roheline nool) lõpp on tähistatud tähega O (vt foto 1). Seejärel joonistame punktist A Voyager 2 kiirusvektori (valitud skaalal 10 km / s) 41 kraadise nurga all. Selle vektori lõppu (punane nool) tähistatakse tähega B.
Nüüd ehitame ringi (kollane värv), mille keskpunkt on punktis O ja raadius |OB| (vt foto 2). Kiirusevektori lõpp nii enne kui ka pärast gravitatsioonimanöövrit saab asuda ainult sellel ringil. Nüüd joonistame ringi raadiusega 20 km/sek (valitud skaalal), mille keskpunkt on punkt A. See on Voyageri kiirus pärast gravitatsiooniabi. See lõikub kollase ringiga mingis punktis C.

Oleme joonistanud gravitatsiooniabi, mille Voyager 2 tegi 9. juulil 1979. aastal. AO on Jupiteri orbiidi kiiruse vektor. AB on kiirusvektor, millega Voyager 2 lähenes Jupiterile. Nurk OAB on 41 kraadi. AC on Voyager 2 kiirusvektor PÄRAST gravitatsiooniabi. Jooniselt on näha, et nurk OAC on ligikaudu 20 kraadi (pool nurgast OAB). Soovi korral saab selle nurga täpselt välja arvutada, kuna kõik joonisel olevad kolmnurgad on antud.
OB on kiirusvektor, millega Voyager 2 lähenes Jupiterile Jupiteri vaatleja VAATE PUNKTIS. OS – reisija kiirusvektor pärast manöövrit Jupiteri vaatleja suhtes.

Kui Jupiter ei pöörleks ja te asuksite päikesealusel küljel (Päike on seniidis), siis näeksite Voyager 2 liikumas läänest itta. Esmalt ilmus ta taeva lääneossa, seejärel jõudis lähenedes Päikese lähedal lennates Zeniidini ja kadus siis idas horisondi taha. Selle kiirusvektor on pöördunud, nagu jooniselt näha, umbes 90 kraadi (nurk alfa).

Mõeldes gravitatsioonile kui nähtusele. Nagu ikka, puhtalt isiklik arvamus.

Natuke infot

Millal täpselt inimesed gravitatsioonijõududest teada said, jääb mõistatuseks väga pikaks ajaks. Ametlikult arvatakse, et Isaac Newton sai universaalse gravitatsiooni nähtustega hakkama pärast seda, kui ta sai jalutuskäigu ajal õunaga töövigastuse.

Ilmselt sai Isaac Newton vigastuse tagajärjel meie Issandalt Jumalalt ilmutuse, mille tulemusena tekkis vastav võrrand:

F \u003d G (m 1 * m 2) / r 2 (võrrand nr 1)

Kus vastavalt: F on soovitud interaktsioonijõud (gravitatsioonijõud), m 1, m 2 - interakteeruvate kehade massid, r- kehadevaheline kaugus, G on gravitatsioonikonstant.

Isaac Newtoni filosoofiat, otsest autorlust ega mõnda muud vaatluste faktidega mitteseotud asja ma ei puuduta, kui kedagi huvitab, saab vaadata uurimine Vadim Lovtšikov või midagi sarnast.

Ja nii, analüüsime esmalt, mida meile selle lihtsa võrrandi varjus pakutakse.

Esiteks, millele peaksite tähelepanu pöörama, võrrandil nr 1 on radiaalne (sfääriline sümmeetria) - see viitab sellele, et gravitatsioonil ei ole valitud vastastikmõju suundi ja kõik vastasmõjud, mida see pakub, on rangelt sümmeetrilised.

Teiseks Millele peaksite tähelepanu pöörama, võrrandis nr 1 ei ole aega ega kiirust, see tähendab, et interaktsioon toimub kohe, viivituseta igal kaugusel.

Kolmandaks, osutas Newton gravitatsiooni jumalikule olemusele, st kõik asjad maailmas suhtlevad Jumala tahtel – gravitatsioon pole erand. Miks interaktsioon niimoodi toimub, on Jumala tahe, temal polnud meie arusaamises mingit füüsilist maailmapilti.

Nagu näete, on gravitatsiooniprintsiibid lihtsad ja arusaadavad, need on välja toodud kõigis kooliõpikutes ja neid edastavad kõik raudsed (võimalik, et kolmas printsiip välja arvata), kuid nagu mäletame, pärandas Francis Bacon meid mõistma. loodus vaatluste kaudu (empiiriliselt), kas ülaltoodud seadused vastavad sellele reeglile?

Mõned faktid

inerts,- See on loomulik nähtus, mis ilmneb mis tahes kehade liikumise ajal. Vaatamata selle nähtuse üldisele levikule ei oska füüsikud (kui keegi teab, parandagu mind) siiski selgelt öelda, millega on inerts füüsiliselt seotud, kas kehaga või seda ümbritseva ruumiga. Newton teadis hästi selle nähtuse olemasolust ja sellest, et see mõjutab gravitatsioonikehade vastastikmõjusid, kuid kui vaadata võrrandit nr 1, siis te ei leia sealt mingeid inertsijälgi, mille tulemusena tekivad Kolm- kehaprobleemi pole rangelt lahendatud.

Kõik triibud veenavad mind, et Newton de arvutas planeetide orbiidid oma jumaliku võrrandi põhjal, loomulikult ma usun neid, sest vahetult enne seda tegi Johannes Kepler kõike empiiriliselt, kuid ükski raud ei selgita, kuidas Isaac Newton arvestas inertsiga, seda ei ütle sulle keegi üheski õpikus, isegi ülikooliõpikus.

Selle tagajärg on väga lihtne, Briti teadlased kohandasid arvutustulemused Kepleri töödega, võrrand nr 1 ei võta arvesse kehade inertsi ja kiirust, seetõttu on see taevakehade konkreetsete orbiitide arvutamisel täiesti kasutu. Väita, et Newtoni filosoofia kirjeldab inertsi mehhanismi vähemalt kuidagi füüsiliselt, pole isegi naljakas.

Gravitatsiooni manööver- loodusnähtus, kui gravitatsioonikehade koosmõjul üks neist kiirendab, teine ​​aeglustab. Arvestades võrrandi nr 1 täiuslikku radiaalsümmeetriat ja gravitatsiooni hetkelist levimiskiirust vastavalt sellele võrrandile, on see füüsikaline efekt võimatu, kehade vastastikuse eemaldamisel ja vastastikku mõjutavate kehade eemaldamisel võetakse kogu lisanduv impulss. jäävad "omaks". Gravitatsioonimanöövritega õpiti töötama empiiriliste vaatluste põhjal (lennud kosmosesse), Newtoni teooria kohaselt on sel juhul võimalik muuta ainult kehade liikumissuunda, kuid mitte nende impulssi, mis on selgelt vastuolus katseandmetega. .

Plaadi struktuurid- suurem osa nähtavast universumist on hõivatud kettataoliste struktuuridega, need on galaktikad ja planeedisüsteemide kettad, planeedirõngad. Arvestades võrrandi nr 1 täielikku sümmeetriat, on see väga kummaline füüsiline fakt. Selle võrrandi kohaselt peaks valdav enamus struktuuridest olema sfäärilise sümmeetrilise kujuga; astronoomilised vaatlused on selle väitega otseselt vastuolus. Ametlik kosmogooniline teooria planeetide kondenseerumise kohta tolmupilvest ei selgita mingil moel planeedisüsteemide lamedate ketaste olemasolu tähtede ümber. Sama erand on ka Saturni rõngad, mis väidetavalt tekkisid teatud kehade kokkupõrkel Saturni orbiidil, miks tekkis just lame, mitte sfääriline struktuur?

Astronoomilised nähtused, mida me vaatleme, on otseses vastuolus Newtoni gravitatsiooniteooria sümmeetria põhipostulaatidega.

loodete aktiivsus- moodsa teaduse järgi tekivad Maa meredes tõusulained Kuu ja Päikese ühisel gravitatsioonilisel mõjul. Muidugi on Kuu ja Päikese mõju loodetele, aga see on minu arust üsna vaieldav küsimus, tahaks näha interaktiivset simulatsiooni kus Kuu ja Päikese asendid , nagu ka looded, asetsevad üksteise peale, midagi, mida ma pole veel nii häid simulatsioone näinud, mis on väga kummaline, arvestades tänapäevaste teadlaste armastust arvutisimulatsioonide vastu.

Loodete kohta on palju rohkem küsimusi kui vastuseid, alustades vähemalt "looduseellipsi" tekkega, ma saan aru, et gravitatsioon põhjustab Kuule või Päikesele kõige lähemal asuvate vete "antinoodi" ja mis põhjustab sarnast. "Antinood" Maa kaugemal küljel, kui vaadata. Põhimõtteliselt ei saa see valemi nr 1 puhul nii olla.

Lahked füüsikud on kokku leppinud, et loodete jõudude juhtiv väärtus ei ole mitte jõumoodul, vaid selle gradient, näiteks Kuul on suurem jõugradient, see mõjutab loodeid rohkem, Päike on väiksema gradiendiga, see mõjutab loodeid vähem, aga andke andeks, võrrandis nr 1 pole midagi sellist, aga Newton ei öelnud midagi ligilähedastki, kuidas seda mõista? Ilmselgelt järjekordse mugandusena Briti "teadlaste" tuntud tulemusele. Kui loodete aine kihamine saavutas teatud taseme, otsustasid Briti "teadlased" veelgi rohkem segadusse ajada tänulikud kuulajad, mis sellest tõsi on, pole üldse selge.

Mul pole arvamust loodete arvutamise õige algoritmi kohta, kuid kõik kaudsed märgid näitavad, et seda pole kellelgi.

Cavendishi eksperiment- "gravitatsioonikonstandi" määramine torsioonbilansi abil. See on nüüdisaegse füüsikateaduse tõeline häbi, pealegi, et see oli häbi, see oli selge isegi Cavendishi päevil (1790), kuid ta poleks olnud tõeline "Briti" teadlane, kui pööraks tähelepanu tuhmile. välismaailmast, inetu füüsilisest vaatenurgast eksperiment sisenes kõikidesse võimalikesse füüsikaõpikutesse ja püsib seal siiani. Alles hiljuti on teaduse valgustajad hakanud selle reprodutseeritavuse pärast kerget muret tundma.

Kogemus on Maa tingimustes põhimõtteliselt reprodutseerimatu. Küsimus pole isegi "Kaasimiri efektis", mida ennustati ammu enne Kasimirit, mitte konstruktsiooni termilistes moonutustes ja koormuste elektromagnetilises vastasmõjus. Põhiprobleem on paigaldise pikaajalistes loomulikes võnkumistes, seda moonutust pole maapealsetes tingimustes võimalik kuidagi kõrvaldada.

Milliseid arve Briti teadlased kavatsesid, ma isiklikult ei ütle, võin vaid öelda, et viimaste füüsikaliste uuringute kohaselt on see kõik prügi, millel pole tegelike gravitatsiooniliste vastasmõjudega mingit pistmist. Seega ei saa see kogemus olla millegi tõestamiseks ega ümberlükkamiseks - see on lihtsalt prügi, millega ei saa midagi väärtuslikku korda saata, ja veelgi enam on võimatu välja selgitada "gravitatsioonikonstandi" väärtust.

Natuke sõimu

Oleks võimalik veel palju fakte loetleda, aga ma ei näe sellel erilist mõtet - ikka ei mõjuta see midagi, gravitatsioonist “füüsikud” on juba nelisada aastat aega märkinud, ilmselt looduses nii ei juhtu. see on nende jaoks palju olulisem ja nagu mõni anglikaani teoloog ütles, et Nobeli auhindu antakse ilmselt ainult selle eest.

Nüüd on väga moes hädaldada, et noored "ignoreerivad" füüsikat, ei pea lugu autoriteetidest ja muust jamast. Kuidas saab olla lugupidamine, kui meie Briti partnerite manipuleerimine on nähtav ilma kontaktläätsedeta? Füüsilised andmed on otseses vastuolus kõigi teaduse postulaatidega, kuid öökulli tõmmatakse jätkuvalt regulaarselt maakerale ja sellel põneval tegevusel pole lõppu näha. Noored näevad, kuidas meie asju aetakse Issanda ees, arvestades tänapäevast infoturvet, ja olen kindel, et nad teevad vastavad järeldused.

Ma arvan, et tänapäeva füüsika suurim saladus on Päikesesüsteemi gravitatsioonijõudude spetsiifilised väärtused, miks muidu juhtub satelliitide maandumisel (Kuule maandumine, maandumine, maandumine) nii palju õnnetusi, aga kõik jätkavad lugeda mantrat "suurest teadlasest" ja selle seadustest ei taha ilmselgelt välja anda oma higi ja verega teenitud oskusteavet.

Veelgi tüütum on kaasaegne kosmoloogia, gravitatsiooni kohta pole inimestel põhimõtteliselt mingeid fakte, aga tumeaine, tumeenergia ja mustade aukude ning gravitatsioonilainetega on nad juba välja tulnud. Võib-olla tegeleme esmalt vähemalt Maa ja Päikese ümbrusega, käivitame katsesondid ja uurime, mis on mis ja seetõttu hakkame juba tarastama erinevaid skisofreeniat, aga ei, Briti "teadlased" pole sellised. Sellest tulenevalt on meil "teaduslike" publikatsioonide tulv, mille koguväärtus on kuskil madalikul.

Siin esitatakse mulle vastuväiteid, noh, muidugi, seal on veel Einstein ja tema klikk. Teate, need lahked inimesed ületasid Newtoni ennast, vähemalt Newton ütles, et on olemas gravitatsioonijõud, kuigi Jumala tahtel, Einstein kuulutas need kujuteldavateks, nad ütlevad, et kehad lendavad, sest mina (Einstein) nii tahan ja mitte midagi muud, tema õpingutes tal õnnestus kaotada isegi Jumal. Seetõttu ei mõista ma isegi neid haige teadvuse agnostilisi trikke hukka, ma lihtsalt ei saa neid teaduslikke andmeid arvesse võtta. See on muinasjutt, essee, filosoofia, kõike muud kui empiirilisus.

leiud

Kogu olemasolev ajalugu, eriti viimane, tõestab veenvalt, et meie Briti partnerid ei anna midagi tasuta ja siis muutuvad nad järsku heldeks kogu gravitatsiooniteooria suhtes, see on vähemalt kahtlane.

Mina isiklikult ei usu üldse nende headesse kavatsustesse, kõik füüsilised andmed, eriti meie partneritelt saadud, vajavad põhjalikku tsentraliseeritud auditit, muidu kraabime tuhandeks aastaks kõikvõimalike vastikute obskurantide ego ja nemad teevad. tõmbab meid lõpututesse probleemidesse inimlike ja materiaalsete ohvritega.

Artikli põhijäreldus on, et gravitatsioon kui nähtus on vähemalt avalike teadmiste vallas samal uurimistasemel kui 400 aastat tagasi. Asume lõpuks pärismaailma uurimise juurde, mitte aga Briti säilmetega suudlema.

Küll aga on igaühel vabadus olemasolevate faktide põhjal oma arvamus kujundada.