Презентация - "Презентация по астрономии "Гравитационный маневр""

Гравитационный манёвр



Выполнил: ученик 9а класса ГБОУ СОШ №14 г.о. Жигулёвск Губанов Александр.

Гравитационный манёвр – это манёвр, производимый для ускорения или замедления космического аппарата под действием гравитационных полей космических тел. Это выгодно применять для экономии топлива при полётах к дальним планетам Солнечной системы. Стоит отметить, что скорости до и после манёвра совпадают. Поэтому для наблюдателя, находящегося на крупном астрономическом теле, не происходит никакого изменения скорости аппарата.

Как же происходит изменение направления и величины скорости КА?
Для этого стоит обратить внимание на систему отсчёта, связанную с другим космическим объектом. В этой системе отсчёта крупное космическое тело, вблизи которого находится аппарат, обладает своей скоростью и движется по орбите, поэтому оно может добавить скорость своего орбитального движения космическому аппарату. Так как аппарат постоянно меняет направления движения, то модуль вектора приращения скорости может намного превышать модуль скорости орбитального движения крупного космического объекта.
Таким образом, происходит без затраты топлива значительное увеличение скорости космического аппарата. То есть, стоит говорить о перераспределении кинетической энергии между аппаратом и крупным космическим объектом.

Открытие гравитационного манёвра
Гравитационный манёвр как природное явление открыли астрономы прошлого. Они заметили, что изменение траекторий движения некоторых комет, астероидов происходит под влиянием гравитационных сил планет.
. Саму идею использования этого явления для увеличения скорости космических аппаратов без изменения топливных затрат предложил Майкл Минович в 60-х годах.

Первые успешные гравитационные манёвры.
В 1959 году во время полёта станции Луна-3, которая сделала первые снимки обратной стороны Луны, впервые был применён гравитационный манёвр для изменения траектории движения космического аппарата. Изменение траектории было рассчитано так, чтобы аппарат при возвращении к Земле пролетел над Северным полушарием, где располагались советские наблюдательные станции. Также идея гравитационного манёвра была реализована во время полёта межпланетной станции «Маринер-10». Тогда для достижения Меркурия пришлось изменить траекторию движения станции с помощью гравитационного поля Венеры

Траектория «Луны-3» и гравитационный манёвр.

Траектории с гравитационными маневрами не у одного, а у нескольких небесных тел.
К примеру, станция «Галилео» (Galileo), чтобы добраться до Юпитера, осуществила гравитационный маневр в поле тяготения Венеры, а потом еще два возле Земли. Такие полеты возможны не всегда, а лишь при определенном расположении планет. Самый знаменитый подобный «большой тур» совершил «Вояджер-2», который последовательно пролетел вблизи Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Его близнец «Вояджер-1» тоже мог бы пройти подобным маршрутом, однако ученые предпочли поближе рассмотреть загадочный спутник Сатурна Титан, и его тяготение необратимо отклонило траекторию станции от направления на Уран.

Межпланетная станция – «Messenger».
Была запущена 3 августа 2004 года. Миссия была рассчитана на семь лет, а в январе 2008 вышла на заключительный этап. Аппарат выполнил четыре гравитационных маневра: один около Земли, два возле Венеры и один у самого Меркурия, а между ними производились маневры двигателями, чтобы каждый раз правильно входить в гравитационную «воронку» планеты. 18 марта 2011 года станция вышла на орбиту Меркурия. Для этого потребовалось шесть с половиной лет. Из-за влияния притяжения Солнца орбита любого спутника Меркурия довольно быстро меняется. В конце 2014 года на аппарате закончилось топливо, что сделало невозможной коррекцию орбиты. Постепенно перицентр стал смещаться всё ниже к поверхности Меркурия. 30 Апреля 2015 года «MESSENGER» завершил свою миссию, разбившись о поверхность планеты.

Гравитационные манёвры у Юпитера.
Многие межпланетные зонды использовали для разгона тяготение Юпитера. Первыми были аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11» (Pioneer), а вслед за ними «Вояджер-1» и «Вояджер-2».
Выполнил гравитационный маневр у Юпитера и зонд «Новые горизонты» (New Horizons), запущенный Соединенными Штатами к Плутону 19 января 2006 года. Гравитационный манёвр позволил увеличить скорость космического аппарата на 4 км/с и на 2,5 градуса отклонить от плоскости эклиптики. И это помогло 14 июля 2015 года совершить аппарату пролёт на расстоянии 12,5 тысяч километров от поверхности Плутона.

Максимально возможные приращения скорости у разных планет Солнечной системы.