Gravitationsslunga
 | Den här artikeln behöver källhänvisningar för att kunna verifieras. (2024-02) Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kan ifrågasättas och tas bort utan att det behöver diskuteras på diskussionssidan. |
En gravitationsslunga (engelska gravity assist eller swing-by) är en manöver som används för rymdfarkoster, där den relativa hastigheten och gravitationen av en planet eller annan större himlakropp används för att ge farkosterna ett hastighetstillskott vid en nära förbipassage. Manövern används vanligtvis för att spara på drivmedel, tid och kostnad. Gravitationsslungor kan användas för att accelerera, decelerera och/eller omdirigera rymdfarkostens bana.
Energin till "slungan" kommer från gravitationsenergin hos den mycket massivare planeten. Tekniken föreslogs första gången 1961, och har använts av interplanetariska rymdfarkoster sedan Mariner 10:s förbipassage av Venus.
Förklaring
En gravitationsslunga ändrar en rymdfarkosts hastighet i relation till solen, även om farkostens fart i relation till planeten när den träder in i och ut ur planetens gravitationsfält är densamma -- vilket den måste enligt energiprincipen. Förenklat verkar det på långt avstånd som om farkosten studsat mot planeten. I fysiken kallas detta för en elastisk kollision även om kontakt i själva verket inte inträffar alls. En gravitationsslunga kan därför användas för att både ändra farkostens hastighet och riktning i förhållande till solen.
Antag en "stillastående" betraktare som ser en planet som rör sig till vänster med farten U och en rymdfarkost som rör sig åt höger med farten v. Om farkosten har riktats rätt passerar den nära planeten; i förhållande till planeten är farten U + v eftersom planeten själv rör sig i motsatt riktning. När farkosten svänger runt planeten har den på grund av energiprincipen fortfarande farten U + v i förhållande till planeten, fast åt motsatt håll, åt vänster. Eftersom planeten rör sig med farten U åt vänster kommer den totala farten sett från den stillastående betraktaren att vara summan av planetens fart och farkostens fart i relation till planeten, det vill säga U + ( U + v ), eller 2U + v. Betraktaren ser alltså en fartökning av 2U.
Förklaringen kan verka överförenklad eftersom detaljerna om farkostens omloppsbana inte nämnts, men det visar sig att om farkosten färdas i en bana som är en hyperbel i relation till planeten så kan den lämna planeten i motsatt riktning utan att ens använda sig av motorer. Fartökningen är verkligen 2U när farkosten väl lämnat planetens dragningskraftsfält.
Förklaringen kan även verka bryta mot energiprincipen|energi- och rörelsemängdsprinciperna, men den extra energi och rörelsemängd som farkosten får vid gravitationsslungan förloras i motsvarande mängd av planeten. Planetens enorma massa i jämförelse med rymdfarkostens gör dock den resulterande fartändringen omätbart liten. Effekterna på planeten är så obetydliga (eftersom planeter är så mycket mer massiva än rymdfarkoster) att de kan försummas vid beräkningar.
En mer realistisk beskrivning av gravitiationsslungor i rymden kräver att man betraktar manövern i tre dimensioner. Samma principer som i exemplet ovan gäller, men nu krävs vektoraddition för att beräkna den slutgiltiga hastigheten.
Gravitationsslungor kan också användas för att decelerera en farkost. Både Mariner 10 och MESSENGER genförde sådana manövrer för att nå Merkurius.
Om ytterligare fart krävs utöver den som erhålls enbart med gravitationsslungan är den mest ekonomiska tiden att använda farkostens raketmotorer nära periapsen, det vill säga när farkosten är närmast planeten. En raketmotor ger alltid samma förändring i hastighet (Δv), men förändringen i den kinetiska energin är proportionell med farkostens fart när raketmotorn är igång. För att få maximal kinetisk energi från raketmotorn bör den alltså slås på när farkosten rör sig som snabbast, vilket är vid periapsen.
Historik
I avhandlingen "Tem kto badet chitat, chtoby stroit" (ryska: till den som läser [denna avhandling] för att bygga [en interplanetarisk raket], daterad 1918-1919, föreslog Juri Kondratjuk att en rymdfarkost som färdas mellan två planeter skull kunna accelereras vid början av banan och decelereras vid slutet av banan genom att använda sig av gravitationskraften från de två planeternas månar. 1925 gjorde Friedrich Zander ett liknande förslag i avhandlingen "Проблема полета при помощи реактивных аппаратов: межпланетные полеты" (Problem vid flygning med reaktionsapparater: interplanetariska flygningar).
Dock insåg ingen av dessa forskare att gravitationsslungor från planeter längs med en rymdfarkosts bana kunde användas för att driva dem och att det därför gick att enormt reducera den erforderliga drivmedelsmängden vid resor mellan planeterna. Den upptäckten gjordes 1961 av Michael Minovitch.
Rymdsonder
Några rymdsonder som använt sig av gravitationsslungor.
Se även
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Media som används på denna webbplats
Författare/Upphovsman: Tkgd2007, Licens: CC BY-SA 3.0
A new incarnation of Image:Question_book-3.svg, which was uploaded by user AzaToth. This file is available on the English version of Wikipedia under the filename en:Image:Question book-new.svg
MAVEN at Mars, Artist's Concept. This artist's concept depicts NASA's Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) spacecraft near Mars. MAVEN is in development for launch in 2013 and will be the first mission devoted to understanding the Martian upper atmosphere. The mission's principal investigator is Bruce Jakosky from the Laboratory for Atmospheric and Space Physics at the University of Colorado.
The goal of MAVEN is to determine the role that loss of atmospheric gas to space played in changing the Martian climate through time. MAVEN will determine how much of the Martian atmosphere has been lost over time by measuring the current rate of escape to space and gathering enough information about the relevant processes to allow extrapolation backward in time.
NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. manages the project and will also build some of the instruments for the mission. In addition to the principal investigator coming from CU-LASP, the university will provide science operations, build instruments, and lead education/public outreach. Lockheed Martin of Littleton, Colo., is building the spacecraft and will perform mission operations. The University of California-Berkeley Space Sciences Laboratory is also building instruments for the mission. NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., will provide navigation support, the Deep Space Network, and the Electra telecommunications relay hardware and operations.
For more information about MAVEN, visit www.nasa.gov/maven.
The Flag of Europe is the flag and emblem of the European Union (EU) and Council of Europe (CoE). It consists of a circle of 12 golden (yellow) stars on a blue background. It was created in 1955 by the CoE and adopted by the EU, then the European Communities, in the 1980s.
The CoE and EU are distinct in membership and nature. The CoE is a 47-member international organisation dealing with human rights and rule of law, while the EU is a quasi-federal union of 27 states focused on economic integration and political cooperation. Today, the flag is mostly associated with the latter.
It was the intention of the CoE that the flag should come to represent Europe as a whole, and since its adoption the membership of the CoE covers nearly the entire continent. This is why the EU adopted the same flag. The flag has been used to represent Europe in sporting events and as a pro-democracy banner outside the Union.
bendera Indonesia
Flag of Iran. The tricolor flag was introduced in 1906, but after the Islamic Revolution of 1979 the Arabic words 'Allahu akbar' ('God is great'), written in the Kufic script of the Qur'an and repeated 22 times, were added to the red and green strips where they border the white central strip and in the middle is the emblem of Iran (which is a stylized Persian alphabet of the Arabic word Allah ("God")).
The official ISIRI standard (translation at FotW) gives two slightly different methods of construction for the flag: a compass-and-straightedge construction used for File:Flag of Iran (official).svg, and a "simplified" construction sheet with rational numbers used for this file.
Flag of Israel. Shows a Magen David (“Shield of David”) between two stripes. The Shield of David is a traditional Jewish symbol. The stripes symbolize a Jewish prayer shawl (tallit).
.svg)
.svg){kind=link}
Författare/Upphovsman: Leafnode, Licens: CC BY-SA 3.0
Simple diagram of gravitational slingshot
A diagram of the trajectories that enabled NASA's twin Voyager spacecraft to tour the four gas giant planets and achieve velocity to escape our solar system. source: http://solarsystem.nasa.gov/multimedia/display.cfm?IM_ID=2143