¿Cómo usó la nave espacial New Horizons la gravedad de Júpiter para aumentar su velocidad?

Answer 1

Sí, la Asistencia de gravedad que la sonda recibida de Júpiter habría ralentizado la órbita de Júpiter en una cantidad muy pequeña. Aunque una forma más correcta de decirlo es que el efecto gravitatorio de la sonda New Horizons hizo que la distancia orbital de Jupiter al Sol aumentara. Esto tiene el efecto de hacer que Júpiter tome más tiempo para orbitar el Sol y una ralentización aparente.

PERO, dado que la masa de Júpiter es aproximadamente 1.9 x 10 ^ 27 kg, y la sonda New Horizons fue 4.01 x 10 ^ 2 kg, el efecto ni siquiera fue medible.

Para que el efecto sea medible, la masa (o masa acumulada) de los objetos que completan las maniobras de asistencia por gravedad tendría que acercarse mucho más a la masa de Júpiter. Sin hacer ningún cálculo matemático, estimaría que la masa acumulada tendría que estar dentro de 2 órdenes de magnitud de la masa de Júpiter para tener un efecto notable (esta es aproximadamente la diferencia entre la Tierra y la Luna; puedo ser un orden de magnitud, o tal vez no; estudio rocas, no mecánica orbital). Si usamos 4 órdenes de magnitud, solo para estar seguros, entonces necesitaríamos 10 ^ 21 pases para hacer un efecto medible, es decir:

1,000,000,000,000,000,000,000 New Horizons…. Y eso está dentro de un orden de magnitud para la masa de la Tierra.

Júpiter no se detendría, per se, sino que orbitaría más lejos del Sol. Detener a Júpiter significaría que Júpiter ya no sería un miembro del Sistema Solar y, justo antes de eso, alcanzaría un punto en el que las maniobras de asistencia por gravedad ya no serían apreciables.

La masa de Júpiter no se vería afectada, por lo que Júpiter aún conservaría su campo gravitatorio y todavía giraría. Pero, dado que las asistencias de gravedad utilizan el impulso del planeta alrededor del Sol para aumentar la velocidad, la atracción gravitacional de la sonda / asteroide / cometa afecta el impulso orbital del planeta que utiliza para la asistencia de la gravedad. A menos que los dos cuerpos tuvieran un tamaño similar, el efecto es insignificante.

Answer 2

Era. De hecho, se envió directamente al pozo gravitacional de Júpiter a propósito .

Todas nuestras sondas al Sistema Solar exterior (Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2, Cassini-Huygens y New Horizons) se enviaron deliberadamente hacia Júpiter, donde estudiaron el sistema joviano y luego usaron una “honda gravitacional” para obtener Velocidad en ruta hacia su próximo destino. La razón por la que no fue capturado por Júpiter es porque viajaba a una velocidad más allá de la velocidad de escape de Júpiter.

Esta estrategia es muy comúnmente utilizada con sondas espaciales no tripuladas. El Voyager 2 en realidad lo usó tres veces, usando asistencias gravitacionales de Júpiter, Saturno y Urano en el camino a Neptuno y más allá. Incluso se puede hacer de la otra manera, volando de una manera que ralentiza una sonda en lugar de acelerarla. Es muy difícil llegar a Mercurio porque ese planeta está tan profundo en el pozo gravitacional del Sol, y se necesita una gran cantidad de delta-v para frenar una sonda lo suficiente como para hacer un acercamiento a Mercurio. Mariner 10 usó un método para que Venus disminuyera su velocidad y pudiera hacer repetidos sobrevuelos de Mercury, y la sonda MESSENGER hizo uno mejor, intencionalmente volando por la Tierra una vez, Venus dos veces, y Mercury tres veces para reducir la velocidad lo suficiente para entrar en órbita. alrededor de mercurio.

Answer 3

A2A La maniobra se denomina “asistencia por gravedad” y es como una “acción de derby sobre ruedas” en la que un miembro del equipo lanzará a otro hacia adelante, pero debe hacerse correctamente.

Al pasar por detrás del planeta, la gravedad del planeta arrastra la nave y la velocidad de avance la lanza hacia adelante, transfiriendo una cantidad de energía cinética de la órbita de Júpiter alrededor del sol directamente a la energía cinética del planeta. satélite. Júpiter pierde muy poco en la velocidad orbital alrededor del sol, pero un pequeño satélite gana proporcionalmente más de ese encuentro. Cuanto más cerca está el pase, más grande es el impulso: el riesgo es acercarse tanto que la atmósfera del planeta provoca un arrastre suficiente para ralentizar la nave.

Por el contrario, pasar por delante de un planeta en su movimiento alrededor del sol ralentizará una nave espacial. La Voyager 2 pasó por encima de Neptuno para poder ver mejor a Titán, perdiendo un poco de velocidad en el proceso, luego de obtener impulsos de Júpiter, Saturno y Urano en su salida. La Voyager 2 ahora se dirige a un curso que lo lleva por debajo del plano eclíptico.

New Horizons solo tuvo que jugar con Júpiter en su trayectoria al sistema Plutón-Caronte.

Exploración del sistema solar – Voyager 2 en profundidad

Exploración del sistema solar – nuevos horizontes en profundidad

Una cartilla de asistencia de gravedad – en la NASA

Answer 4

El mecanismo se denomina “asistencia por gravedad” y me gusta la analogía que usa la NASA en el sitio Un Manual de ayuda por gravedad: Imagina que eres un ciclista que avanza hacia un valle simétrico. A medida que te deslizas hacia el fondo del valle, tomas impulso, pero a medida que avanzas hacia el otro lado, devuelves ese impulso. La nave espacial es el ciclista, Júpiter (con su campo de gravedad) es el valle. Hasta ahora, no hay impulso. Pero ahora imagina que el valle mismo se está moviendo, en la dirección en la que viajas. Por lo tanto, obtienes un impulso en tu camino, en relación con un marco de referencia estacionario. Aquí puede pensar que el Sol proporciona ese marco de referencia.

Si esa explicación no le ayudó, eche un vistazo al sitio web, que tiene un par de analogías alternativas.

PD: La nave espacial es la New Horizon s .

Answer 5

Este fenómeno se denomina catapulta gravitacional o asistencia gravitacional. Pero, ¿cómo ayuda esto a acelerarlo? Claro, a medida que la nave espacial vuela hacia el planeta, se acelera. Pero entonces, a medida que se aleja, vuelve a disminuir la velocidad. Este proceso se reduce a cero, sin un aumento general en la velocidad a medida que su nave espacial cae dentro y fuera de la gravedad. Entonces, aquí está el truco, cada planeta tiene una velocidad orbital que viaja alrededor del Sol.
A medida que la nave espacial se acerca al planeta, su gravedad atrae a la nave espacial mucho más ligera para que alcance al planeta en órbita. Es el impulso orbital del planeta lo que le da a la nave un tremendo impulso de velocidad. Cuanto más cerca puede volar, más impulso recibe y más rápido se aleja del encuentro.
Para aumentar aún más la velocidad, la nave puede disparar sus cohetes durante la aproximación más cercana, y el encuentro de alta velocidad multiplicará el efecto de los cohetes. Este aumento de velocidad tiene un costo. Sigue siendo una transferencia de impulso. El planeta pierde un poco de velocidad orbital.

Si hicieras suficientes tirachinas gravitacionales, como por ejemplo miles de trilleras, tirarás el planeta al sol. Puedes usar hondas gravitacionales para desacelerar haciendo todo al revés. Te acercas al planeta en la dirección opuesta a la que está orbitando el Sol. La transferencia de impulso ralentizará la nave una cantidad significativa, y acelerará el planeta una cantidad infinitesimal.

Answer 6

Un objeto tiene lo que se llama una velocidad de órbita. Esta es la velocidad requerida para permanecer en órbita estable, sin chocar o volar hacia el salvaje azul.
Cuando New Horizon pasara a Júpiter, habría pasado en el borde exterior de la fuerza gravitacional. Al hacer esto, la gravedad lo empuja hacia adentro y hacia adelante, hacia el planeta, acelerándolo. Sin embargo, está demasiado lejos para entrar inmediatamente en órbita estable o estrellarse. Va más y más rápido, y finalmente alcanza la velocidad suficiente para romper la órbita inestable que se toma. Básicamente, el campo de gravedad se derrota a sí mismo al arrojar el objeto fuera de su alcance.

Answer 7

¿Sabes cómo los planetas tienen la gravedad? Cómo tienden a atraer otros cuerpos masivos hacia sí mismos, a veces bloqueando ese cuerpo en órbita alrededor de sí mismo porque no puede agarrarlo ni desecharlo.

Lo que hizo la NASA requiere muchos cálculos, con instrucciones detalladas y precisas para que New Horizons aproveche el pozo de gravedad masivo de Júpiter, la rotación alrededor de sí misma y la órbita alrededor del sol para realizar la Asistencia por gravedad. El cohete sobre el que se lanzó New Horizons era lo suficientemente fuerte como para llegar a Júpiter y su plano orbital. New Horizons tenía una ventana de acercamiento a Júpiter; tenía que estar lo suficientemente cerca para acelerar el acercamiento pero lo suficientemente lejos para no entrar en la órbita de Júpiter. Si Júpiter no estuviera orbitando el Sol (imposible), entonces el planeta no habría podido ofrecer ninguna ventaja para “agarrar” New Horizons y lanzarlo a Plutón.

Answer 8

No. Teóricamente sí, pero el cambio en el momento angular del planeta será demasiado bajo debido a un sobrevuelo de la sonda espacial. Especialmente en el caso de un planeta tan masivo como Júpiter.

http://space.stackexchange.com/q…

Answer 9

Si algo se sumerge en el pozo de gravedad de un planeta, luego sale nuevamente, gana y luego pierde energía, en el marco de referencia de ese planeta. Pero si ese marco de referencia se está moviendo, es decir, el planeta se está moviendo, como se ve desde otro marco de referencia, puede ganar la velocidad del planeta. Así que sumergirse dentro y fuera de la gravedad de Júpiter puede agregar la velocidad de Júpiter a la velocidad original de la sonda.

Answer 10

En realidad, usó la gravedad de Júpiter para una maniobra de honda para ganar algo de velocidad.

Answer 11

La desaceleración del planeta Júpiter por parte de New Horizon era y sería indetectable. En términos prácticos, podríamos volar por un número infinito de naves espaciales sin cambiar el giro de Júpiter.

Answer 12

Cuando se lanzó, el nuevo horizonte tenía una velocidad de 16.5KM / seg. Al usar el efecto de tiro de honda de la gravedad de Júpiter, su velocidad aumentó a 23KM / seg. Cuando alcanzó la velocidad Pluot, se redujo a aproximadamente 14KM / seg debido a la gravedad de los Suns.

Answer 13

simplemente es como una bola golpeada por un bate. no es un contacto real, el contacto es “solo por gravedad”, pero el lanzador tiene una bola rápida de 90 mph y los golpes del bate dicen 50 mph. La velocidad de colisión es de 140 y la bola se aleja a 140. El bate y el bateador tienen más masa y siguen adelante. La bola se aleja a la velocidad de aproximación combinada. Le pregunté a la misma Q. Pensé que la bola devolvería la velocidad de gravedad de la aproximación cuando se fue. No es así, hay una transferencia neta de impulso. la masa del gran planeta es tan enorme que la reducción de la velocidad está por debajo de las fluctuaciones cuánticas.

Answer 14

Definitivamente fue influenciada por la atracción gravitacional de Júpiter. Ese era el plan; permitía a New Horizons llegar a Pluto más rápido.

New Horizons no se convirtió en un satélite de Júpiter porque iba demasiado rápido para ser capturado por la gravedad de Júpiter.

Asistencia gravitacional

Answer 15

A2A: ¿Cómo no influyó New Horizons en la atracción gravitacional de Júpiter? ¿Cómo pasó a través del espacio de gravedad de Júpiter?

¿Qué te hace pensar que no fue? Todo lo que está en órbita en el sistema solar se ve afectado por la gravedad de Júpiter.