Гравитационный маневр у Солнца .. и у чёрных дыр

[Jugger]

Попадалась как то табличка с максимальным прибавлением скорости при гравитационном маневре рядом с планетами
А в случае с Солнцем ?
Тело массивное, значит и разгонять должно неслабо
Правда там высокая температура, но можно попытаться решить эту проблему - охлаждением и т.п.
Это имеет перспективы для межзвездных перелетов  ?

А как с ЧД ? Если по краю чиркнуть, наверно до скорости света зашвырнет ?

[Skipper_NORTON]

Попадалась как то табличка с максимальным прибавлением скорости при гравитационном маневре рядом с планетами

 
Где?  В чем суть этого гравитационного маневра?

[Крупин]

Попадалась как то табличка с максимальным прибавлением скорости при гравитационном маневре рядом с планетами
А в случае с Солнцем ?
Тело массивное, значит и разгонять должно неслабо
Правда там высокая температура, но можно попытаться решить эту проблему - охлаждением и т.п.
Это имеет перспективы для межзвездных перелетов  ?

А как с ЧД ? Если по краю чиркнуть, наверно до скорости света зашвырнет ?

    Да, зашвырнёт изрядно. допустим, максимальная скорость в  ближайшей к Солнцу точке будет V, и мы включим двигатель, увеличив скорость на v/. Тогда приращение энергии на килограмм будет V*v (дифференциал от удельной кинетической энергии).
    Сравним: для выхода из Солнечной системы на нулевой скорости нужно разогнаться на 17км/с, что даёт примерно 150*10⁶ Дж/кг. Если мы достигнем скорости 170км/с у Солнца, то получим 3000*10⁶ дж/кг (в 20 раз больший эффект при тех же затратах топлива).

[Skipper_NORTON]

Да, зашвырнёт изрядно. допустим, максимальная скорость в  ближайшей к Солнцу точке будет V, и мы включим двигатель, увеличив скорость на v/. Тогда приращение энергии на килограмм будет V*v (дифференциал от удельной кинетической энергии).
    Сравним: для выхода из Солнечной системы на нулевой скорости нужно разогнаться на 17км/с, что даёт примерно 150*106 Дж/кг. Если мы достигнем скорости 170км/с у Солнца, то получим 3000*106 дж/кг (в 20 раз больший эффект при тех же затратах топлива).

 
Т.е. с помощью гравитационного маневра вблизи Солнца мы все же способны разогнать корабль во много раз  быстрее?  Чтобы он потом улетал из Солнечной системы, скажем, быстрее Вояджера-1 (17 км/сек),  в 10 раз, т.е. улетал со скоростью 170 км/сек ?

[konstkir]

Вообще, любопытный вопрос. Никогда сильно не вдумывался. Мне казалось, что гравитационные маневры удобны дла поворотов орбит и нацеливания на очередной объект.

Для увеличения просто кинетической энергии - наврядли. Сколько дает, столько потом забирает.

[Грехов Михаил]

Нет не способны! Гравитационный манёвр за счёт Солнца никак не увеличит скорость космического корабля относительно Солнца. А именно это является целевой задачей! Совсем другое дело - массивные планеты, движущиеся относительно Солнца. Причём немаловажную роль играет то, что планета движется... и можно получить как гравитационное ускорение (подлетев за планетой по ходу её движения), так и замедление (пройдя перед планетой).

Для межзвёздных перелётов надо бы дождаться такого расположения планет Венеры, Земли и возможно Марса, при котором кол-во гравитационных манёвров будет высоким... Затем уже направить КА к Юпитеру и Сатурну, если удасться то к Нептуну и Урану...

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D1%91%D0%B2%D1%80

По ЧД-можно тоже увеличить скорость. Только траекторию придётся строить сложнее... добираться до неё миллионы лет, и затем такая же шарманка как и с планетой. (как бы представив, что центр галактики-есть Солнце. Солнце (на самом деле солнечная система) движется вокруг центра галактики со скоростью 250 км/сек. направление вылета совпадает с направлением движения Солнца. Ну и ЧД надо подискать подходящуюю

[Крупин]

Вот что сказано в http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D1%91%D0%B2%D1%80

Также под Гравитационным манёвром иногда понимается комбинированный способ ускорения космических аппаратов. Суть данного способа заключается в том, что, при выполнении гравитационного манёвра, в «нижней» части траектории аппарат включает двигатель и сжигает топливо, получая дополнительное ускорение и переводя таким образом потенциальную энергию топлива в кинетическую энергию корабля. Кроме того, за счёт этого, при «подъёме» аппарата из гравитационного колодца планеты его кинетическая энергия не тратится на увеличение потенциальной энергии сожжённого топлива, что позволяет получить дополнительный выигрыш в скорости. Художественное описание подобного манёвра можно встретить в фантастическом романе А.Кларка 2010: Одиссея 2. Сложную комбинацию гравитационных маневров использовала «Кассини» — автоматическая межпланетная станция. Для разгона аппарат использовал гравитационное поле трёх планет.

    Так что с использованием двигателя выигрыш у Солнца есть. Для того чтобы хорошо вылететь из системы надо совершить 2 гравиманёвра: на первом завернуть у Юпитера на Солнце, на втором - разогнаться у Солнца.

[Грехов Михаил]

Ну вот что-то мне кажется, что тут неверное понимание описания. Мы сожгли топливо, увеличили скорость аппарата (ну скажем просто тупо за счёт этого сделали его орбиту в виде более вытянутого эллипса) потом аппарат прошёл перигелий около Солнца и продолжает своё движение по этому более вытянутому эллипсу.

И это. Описание, цитируемое вами, говорит о гравитационном манёвре посредством планеты. С какого перепугу Вы это "экстраполировали" на Солнце? Солнце-совсем другая система отсчёта!

Так что с использованием двигателя выигрыш у Солнца есть. Для того чтобы хорошо вылететь из системы надо совершить 2 гравиманёвра: на первом завернуть у Юпитера на Солнце, на втором - разогнаться у Солнца.

- Бред полный. Солнце ничего с КА не сделает... кроме изменения направления движения. Никакого приращения скорости относительно Солнца не будет!

[Jugger]

Идея вот какая
КА летит к Солнцу на значительной скорости, но траектория проходит мимо
Приращение скорости на подлете и на улетании от равнозначно, тоесть в сумме дает 0
Но по ходу пролета гравитация Солнца дает ускорение в сторону самого Солнца, но КА не успевает упасть на него, так как скорость пролета уносит его дальше
В итоге засчет придания Солнцу ускорения в сторону КА, КА получает огромное ускорение в сторону Солнца, но не падает, так как уносится высокой скоростью пролета мимо

Исходя из небесной механики это проходит или нет ?

Разница с обычными ГМ в том что скорость небесного тела и КА не имеет разницы по траектории орбиты этого тела
Следствие - КА не имеет импульса к дальнейшему отлету от объекта в фазе отдаления от него
Тоесть при ГМ у Юпитера КА находясь на его орбите имеет относительно него определенную скорость отдаления от него, что при пролете дальше орбиты совместно с действием гравитации Юпитера дает бОльшее отдаление от него, чем отдаление от Солнца в отсутствие движения КА против орбитального движения Солнца

Вот этот факт является решающим или нет ?

Если есть формулы, подскажите

[CADET]

Получить приращение скорости относительно Солнца от самого Солнца? Круто... 

[Крупин]

Ну вот что-то мне кажется, что тут неверное понимание описания. Мы сожгли топливо, увеличили скорость аппарата (ну скажем просто тупо за счёт этого сделали его орбиту в виде более вытянутого эллипса) потом аппарат прошёл перигелий около Солнца и продолжает своё движение по этому более вытянутому эллипсу.

И это. Описание, цитируемое вами, говорит о гравитационном манёвре посредством планеты. С какого перепугу Вы это "экстраполировали" на Солнце? Солнце-совсем другая система отсчёта!

Так что с использованием двигателя выигрыш у Солнца есть. Для того чтобы хорошо вылететь из системы надо совершить 2 гравиманёвра: на первом завернуть у Юпитера на Солнце, на втором - разогнаться у Солнца.

- Бред полный. Солнце ничего с КА не сделает... кроме изменения направления движения. Никакого приращения скорости относительно Солнца не будет!

     Как указывается в http://corum.mephist.ru/index.php?showtopic=16185 , есть два типа гравитационного манёвра. Пока на практике применялся один, который по другому называется пертурбационным. В этом методе топливо используется по минимуму, лишь для некоторой коррекции траектории, а дополнительный разгон обеспечивается гравитацией планет. И применение такого рода манёвра у самого Солнца, естественно, может дать лишь некоторое изменение траектории.

     Но, есть другой способ - повторю цитату из вышеупомянутого источника:
Также под Гравитационным манёвром иногда понимается комбинированный способ ускорения космических аппаратов. Суть данного способа заключается в том, что, при выполнении гравитационного манёвра, в «нижней» части траектории аппарат включает двигатель и сжигает топливо, получая дополнительное ускорение и переводя таким образом потенциальную энергию топлива в кинетическую энергию корабля. Кроме того, за счёт этого, при «подъёме» аппарата из гравитационного колодца планеты его кинетическая энергия не тратится на увеличение потенциальной энергии сожжённого топлива, что позволяет получить дополнительный выигрыш в скорости. Художественное описание подобного манёвра можно встретить в фантастическом романе А.Кларка 2010: Одиссея 2.

     Проиллюстрирую на простеёшем примере: допустим, мы живём на Седне и собираемся в межзвёздный полёт. У нас есть ракета, разгоняющаяся лишь до 10км/с. И казалось бы, этим ограничивается предел наших возможностей. Но мы забываем о таком ресурсе как Солнце. Ведь нам достаточно, израсходовав самый мизер горючего рухнуть камнем в его окрестности подобно горному орлу. Но что это может дать? Допустим (жары не боимся) мы разогнались до 990км/с. И в этот момент включили двигатель. После разгона наша скорость стала 1000км/с. Какой она будет, когда мы достигнем уровня Седны?
     Есть такой закон сохранения энергии, который в данном случае гласит, что сумма потенциальной и кинетической энергий (если не включать двигатель) не меняется. Значит, энергия на участках до и после двигателя не менялась. И разность энергий на уровне Седны (при падении на Солнце и при вылете от него) будет такой же, как и разность энергий (удельных) у Солнца до разгона и после. А эту разность легко посчитать (удельная кин. энергия = V²/2):
     1000²/2-990/2 = 1010*10/2 = 10100/2. Пусть нам будет хуже, округлим в меньшую сторону - будет 10000/2. А сие значит, что на уровне Седны скорость нашей космической клячи станет 100км/с.

[Грехов Михаил]

Есть такой закон сохранения энергии, который в данном случае гласит, что сумма потенциальной и кинетической энергий (если не включать двигатель) не меняется. Значит, энергия на участках до и после двигателя не менялась. И разность энергий на уровне Седны (при падении на Солнце и при вылете от него) будет такой же, как и разность энергий (удельных) у Солнца до разгона и после. А эту разность легко посчитать (удельная кин. энергия = V2/2):
     10002/2-990/2 = 1010*10/2 = 10100/2. Пусть нам будет хуже, округлим в меньшую сторону - будет 10000/2. А сие значит, что на уровне Седны скорость нашей космической клячи станет 100км/с.

  Энергетик вы наш!

Во первых в формулке квадратец забыли:

1000^2/2-990^2/2 = 9950 КДж/кг массы аппарата.

А потенциальную энергию куда дели? Ведь КА, выбирающийся по эллиптической орбите из "цепких объятий" Солнца будет терять скорость! И как раз таки, когда доберётся до Седны его скорость будет составлять те самые 10 км/сек! Ах да... ещё забыл.... А как на Солнце "камнем вниз" рухнуть собрались? Чтобы вам это удалось надо стартовать и полететь так, чтобы снизить свою орбитальную скорость движения Седны вокруг Солнца (которая как бы уже есть посредством того, что вы в момент старта - часть Седны). Иначе устремиться на Солнце вы не сможете. А топливо придётся таки пожечь! Я уж не говорю о том, что сначала надо выйти на круговую вокруг Седны, потом (со второй космической для Седны) на отлётную. Да с вашей то траекторией потеряете во времени жутко.

Посему если имеем ракету способную разогнаться до скорости 10 км/сек... то стартуем с Седны напрямую в сторону вращения самой Седны, вращения её по орбите вокруг Солнца. Это будет правильнее!
Можно попытаться рискнуть... направить КА во внутреннюю час солнечной системы (погасив скорость) и как следует его "помотать" гравманёврами около планет-гигантов (восстановив и прибавив в скорости). Но дело в том, что опять таки.... нельзя так, поскольку в ходе такого гравманёвра (при удачном расположении планет) уже сформируем отлётную траекторию... не факт, что ещё удастся так построить траекторию, чтобы гравманёвров было много. Скорее всего проиграем.

А по вашему так в JPL дураки сидят.... нифига в межпланетных миссиях не шарят и "New Horizonts" надо лететь к Плутону через Солнце! 

[L_Pt]

Грехов Михаил

А по вашему так в JPL дураки сидят.... нифига в межпланетных миссиях не шарят и "New Horizonts" надо лететь к Плутону через Солнце!   

Потому что тогда пришлось бы сильно утяжелить аппарат противотепловой и противорадиационной защитой.

А так все правильно пишут. При активном гравитационном маневре, т.е. включение двигателя внизу гравитационной ямы, можно существенно выиграть в энергетике.

[Крупин]

Во первых в формулке квадратец забыли:
1000^2/2-990^2/2 = 9950 КДж/кг массы аппарата.

        Да, в формуле я забыл квадрат и не только ... На самом деле я ещё и в формуле разности квадратов ляпсуус сделал. Конечно, подразумевалось:
1000²/2-990²/2 = (1000+990)*(1000-990)/2=1990*10/2 = 19900/2=141²/2 т.е. на самом деле ракета наберёт не 100км/с, а 140км/с.
        Что до всего остального - Ваши возражения абсолютно беспочвенны. Физику и логику подучить надо.

[konstkir]

140 км/сек?

 А если дальше, звездолет теоретически, плутая между звездами, может на выходе из галактики иметь 140000км/сек, почти не затратив топлива?

[L_Pt]

140 км/сек?

 А если дальше, звездолет теоретически, плутая между звездами, может на выходе из галактики иметь 140000км/сек, почти не затратив топлива?

При увеличении входящей скорости выигрыш при подобном маневре очень быстро падает.

Можно взять за условный предел вторую космическую скорость центрального тела в месте активного маневра.
Для Солнца непосредственно возле фотосферы это 600 км/с.

[konstkir]

В галактике полно ЧД. Там 300 000км/сек.

[L_Pt]

Осталось только до них долететь и чтобы аппарат не развалился на куски пролетая в непосредственной близости включив двигатели.

[konstkir]

Да хоть крылом заденет - не развалится.

[Грехов Михаил]

Граждане...  Вам в раздел "Грёз и фантастики", но только через законы Кеплера!