В новом исследовании Джонатан О. Мурсия-Пинерос (Jhonathan O. Murcia Piñeros), исследователь-постдок из Национального института космических исследований в Сан-Жозе-дусе-Кампусе, Бразилия, вместе с соавторами рассчитал изменения энергии при переходе аппарата на другие орбиты в ходе так называемого «аэрогравитационного маневра» - маневра, в ходе которого выигрыш в энергии получается при близком прохождении космического аппарата мимо планеты или другого небесного тела.
В 2019 г. космический аппарат Voyager 2 («Вояджер-2») стал вторым по счету искусственным объектом, покинувшим пределы Солнечной системы, после аппарата-близнеца Voyager 1 («Вояджер-1»). Энергия для дополнительного ускорения этих зондов была получена в результате взаимодействий с гигантскими планетами Солнечной системы – пример «чистого» гравитационного маневра.
Тема, представленная в данной работе, была прежде неоднократно рассмотрена в научных исследованиях под разными углами, однако теперь команда предложила новый подход к изучению прохождения аппарата в атмосфере планеты и влияния его вращения на выполнение маневра. Смоделировав свыше 160 000 аэродинамических маневров вокруг Земли, команда меняла параметры, такие как масса, размеры и угловой момент, и смотрела, как изменится при этом аэродинамическое сопротивление, которое испытывает космический аппарат в атмосфере, а следовательно, и количество энергии, переданной ему в ходе маневра.
Исследователи выяснили, что чем больше значения отношения площади аппарата к его массе (величины, обратной поверхностной плотности), тем большее он испытывает аэродинамическое торможение и тем ниже в конечном счете оказывается его скорость, однако при этом может произойти увеличение выигрыша в энергии за счет гравитации, благодаря более высокой скорости вращения вектора скорости космического аппарата.
Как показывают миссии Voyager, при проведении аэрогравитационных маневров с максимальной эффективностью, появляется возможность отправить аппарат за пределы Солнечной системы для изучения нашей Галактики.