Гравитационный маневр – это одна из важнейших техник, применяемых в космических полетах для изменения траектории и скорости космических аппаратов. Он основан на использовании гравитационных полей небесных тел, таких как планеты или спутники, чтобы целенаправленно изменить движение космического аппарата.
Идея гравитационного маневра возникла задолго до начала космической эры, когда астрономы обратили внимание на изменения орбит комет и их скоростей, которые происходят под влиянием гравитационного поля планет. Однако на практике гравитационный маневр впервые был использован в 1959 году при полете Автоматической Межпланетной Станции «Луна-3» к спутнику Земли.
Суть гравитационного маневра заключается в том, что космический аппарат влетает в область гравитационного влияния планеты со скоростью Vвх относительно планеты. Под воздействием гравитационного поля планеты траектория аппарата изменяется, и он покидает эту область со скоростью Vвых. Важно отметить, что скорость относительно планеты остается неизменной по модулю, но меняется по направлению. Однако для космического аппарата важна его скорость относительно Солнца, то есть гелиоцентрическая скорость. Вот она и изменяется во время маневра.
Гравитационный маневр позволяет увеличить или уменьшить скорость космического аппарата относительно Солнца. При сближении с планетой скорость аппарата увеличивается, а при удалении – уменьшается. Это происходит благодаря векторной сумме скорости планеты по ее орбите вокруг Солнца и скорости космического аппарата относительно планеты.
На рисунке выше, иллюстрирующем гравитационный маневр, видно, что скорость Vудал (при удалении от планеты) больше скорости Vсбл (при сближении к планете). Разница между этими скоростями называется DeltaV. Величина DeltaV зависит от угла изменения траектории космического аппарата, который в свою очередь определяется расстоянием, на которое сближаются аппарат и планета, а также от массы планеты.
равитационный маневр может быть использован как для увеличения скорости космического аппарата, так и для ее уменьшения. Важность последнего случая проявляется при полете космических станций к внутренним планетам Солнечной системы, таким как Венера и Меркурий. На рисунке представленном выше, космический аппарат, подлетая к планете, "перебегает" ей дорогу и в результате ускоряется. Однако, чтобы замедлиться, кораблю следует "уступить дорогу" планете и пролететь за нею.
Гравитационные маневры позволяют космическим аппаратам значительно экономить топливо и достигать значительных изменений в траекториях полета. Они позволяют использовать гравитационные поля планет или других небесных тел для выполнения сложных маневров, таких как изменение орбиты, сближение с другими планетами или уход от них.
Применение гравитационных маневров в космических миссиях было успешно продемонстрировано в таких проектах, как полет космического корабля "Маринер-10" к Меркурию в 1973 году и миссия "Вояджер" в 1977 году, которая включала полет космических кораблей "Вояджер-1" и "Вояджер-2" к Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну.
Гравитационный маневр – это важное искусство в космической навигации, которое позволяет эффективно использовать гравитационные поля небесных тел для управления полетом космических аппаратов. Он открывает новые возможности для исследования космоса и позволяет нам совершать дальние путешествия в нашей бескрайней вселенной.
Ставьте палец вверх и подписывайтесь на канал, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
