Kysymys:
Voisiko aurinkoa käyttää painovoiman apuna aurinkokunnan ulkopuolella (nykyisellä tekniikalla)?
AlanSE
2013-07-30 01:31:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Luulen voivani ymmärtää, mitä tämä XKCD-sarjakuva yrittää tehdä. Kaaviossa ehdotetaan Oberth-efektin käyttöä lähimmässä lähestymistavassa aurinkoon paeta aurinkokunnasta!

xkcd comic

(kuvalupa: CC BY-NC 2.5)

Voisiko tällainen apu nykyisellä tekniikalla (esimerkiksi New Horizons- tai Voyager-moottoreilla) todella saada sen ulkopuolelle aurinkokunta?


Lisähuomautus: Luulin, että sarjakuvan alimman planeetan oli tarkoitus osoittaa Jupiteria. Tämä on ilmeisesti vähemmistön mielipide muilla foorumeilla - heidän logiikkansa on, että "Kuiper" voisi viitata liikkeeseen, joka lopulta ylittää Kuiperin vyöhykkeen.

Ajatuksena voisi olla suorittaa painovoima-apu kaasujätin ympärillä päästäksesi eksentriselle auringon kiertoradalle ja käyttämään sitten oberth-vaikutusta palamisen aikana perihelionissa.
Mutta kerran tähtienvälisessä tilassa on voitava käyttää erittäin tiukkaa binääristä valkoista kääpiö- / neutronitähteä saadakseen erittäin hyvän painovoima-avun.
@LocalFluff Käyttämällä realistista tekniikkaa Delta v: llä on melko kova rajoitus, jonka moottorimme voi antaa. Vaikka saisimme jotain hullua, kuten 50 km / s, kuluu vuosituhansia, ennen kuin voimme käyttää kyseistä binaariparistusta!
Perustavanlaatuinen hämmennys vastausten kanssa on, että niputat "painovoiman avustamisen" kysymyksen otsikkoon ja "Oberth-ohjauksen" kysymyksen runkoon. Lyhyesti sanottuna "painovoima-apu: ei, Oberth-ohjaus, kyllä". Ei, että se olisi hyvin käytännöllistä (lähetysaikojen takia), mutta ehdottomasti mahdollista.
Avaruusalus tuhoutuisi joka tapauksessa ohittaessaan aurinkoa pienellä etäisyydellä auringonvalon äärimmäisen pitoisuuden vuoksi.
Neljä vastused:
#1
+17
PearsonArtPhoto
2013-07-30 02:00:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ei. Mitä painovoiman apu tekee, on muuttaa nopeutta suhteessa muihin esineisiin, mutta ei siihen, johon lähestyit. Nasa toimitti mukavan kaavion tämän ymmärtämisen helpottamiseksi. enter image description here

Itse asiassa tavallisemmin sanottuna se voi olla, kuten alla olevassa kaaviossa näkyy. Baseball heitetään junaan nopeudella 30 mailia tunnissa. Junan näkökulmasta pallo tulee ensin siihen nopeudella 80 mailia tunnissa ja lähtee sitten nopeudella 80 mailia tunnissa. Junan näkökulmasta suhteellinen nopeus on sama. Henkilön näkökulmasta pallo liikkuu kuitenkin paljon nopeammin osuessaan junaan.

enter image description here

Joten kirjoita ajatus käyttää aurinkoa painovoimana. poistua aurinkokunnasta. Se ei toimi, koska auringon lentämisen suhteellista nopeutta ei muuteta lentämällä lähellä sitä. Voisi lentää auringossa, käyttää rakettia kiihdyttääkseen liikkumistaan ​​ja jättää aurinkokunnan taakse (Aikaisemmin mainitun Oberth -vaikutuksen vuoksi), mutta se on parasta, joka lennon aurinko. Itse asiassa tätä ehdotettiin lehdessä, jossa todetaan, että jos suuri kiihtyvyys tapahtuu nopeasti Auringon lähellä, avaruusalus voisi saavuttaa nopeuden 20 AU / vuosi. Se antaisi mahdollisuuden tutkia tähtienvälistä väliainetta, mutta vaikeuttaisi kuitenkin toisen tähden tutkimista.

Joo, se oli ajatteluni, että raketteja ammuttaisiin lähestyttäessä aurinkoa. Luulen vain, että ponneaineen käyttö voi viedä liikaa.
@AlanSE: Se ei todennäköisesti säästäisi mitään ponneainetta. Jos se tapahtuisi, olen varma, että olisimme kokeilleet sitä jo joillakin ulkoisen planeetan tehtävillä ...
@AlanSE - tietysti aurinkopurjeet hyötyisivät ohittamisesta lähellä aurinkoa. Tarvitset myös päästä ulos ekliptisesta tasosta.
Näyttääkö jälkimmäinen [tämän NASA-instituutin edistyneiden käsitteiden esityksen dian 10] kiertoradakaavio (http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/misc/trieste_may02_mtg/McNutt_Ralph.pdf)?
Mutta avaruusalus voisi käyttää tähtiä muuttamaan nopeuttaan galaksin keskustaan ​​nähden?
@gerrit: Kyllä, tosiasiallisesti, olettaen, että sinulla on jo ollut pakenemisnopeus. Tähden läheisyydessä ohittaminen muuttaisi avaruusaluksen lentorataa merkittävästi.
@gerrit: Kyllä, en ole koskaan kuullut siitä konseptista. Muokkaa vastaustani ja sisällyttää sen.
@gerrit Tämä reitti näyttää tarpeeksi samanlaiselta, että epäilen sen olevan osa Randalin inspiraatiota.
@gerrit Kehotan teitä lisäämään sen vastauksena. Yksi asia, joka kuulostaa hämmentävältä, on se, että he vaativat moottorilta 14 km / s aurinkoapua varten. Se kuulostaa liikaa. Mutta jos voisit käyttää sitä moottoria, saatat pystyä lentämään ulos kuin lepakko helvetistä.
20 AU vuodessa? Se on 1/6 valon nopeutta! Tähtien oberth-liikkeestä?
Oikeastaan ​​1 ly = 63239,7263 AU, joten [20 AU on _only_ 0,000316256903 ly] (https://encrypted.google.com/search?q=20+au+in+light+year) tai [0,000316256903 c] (https : //encrypted.google.com/search? q = 0.000316256903% 20c% 20in% 20au / vuosi) tai 1/3162 c. tai 527 kertaa vähemmän kuin 1/6 c. ;)
-1. Vastaus olisi kunnossa, jos Alan kysyisi auringonpainovoimasta. Mutta kysymys koski Oberth-vaikutusta, ei vakavuusapua.
Tuo junaesimerkki on hieno!
@ChuckClaunch Paitsi kysymys koskee Oberth-vaikutusta pikemminkin kuin painovoima.
#2
+14
HopDavid
2014-04-08 10:29:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Raskaat painovoimakaivot voivat antaa terveellisen Oberth-edun. Palamisen tekeminen syvällä Neptunuksen kaivossa on järkevää. Ehdotus Oberth-liikkeelle Pluton kokoisen kohteen lähellä on melko typerää. En tiedä, tietääkö Randall Munroe tämän. Ehkä se on osa hänen vitsiään.

Paluu Kuiperin vyöhykkeeltä sisäiseen aurinkokuntaan kestää 30 vuotta. Sitten takaisin muutama vuosikymmen. Uskon, että lähetys ulkoiseen järjestelmään vie jo vuosikymmeniä, en usko, että lähetyssuunnittelijat ryhtyisivät tähän. He haluavat nähdä anturin palautustiedot elinaikanaan. Ja on mahdollista lähettää koetin järjestelmästä olemassa olevien rakettien ja avustusten avulla Jupiterilta. Tämä on jo osoitettu.

Aurinko tarjoaa kuitenkin mahdollisesti valtavia Oberth-etuja, jos haluamme jättää aurinkokunnan hyvälle pidikkeelle.

At .1 A.U. auringosta aurinkopaisunopeus on noin 133,2 km / s. Putoamalla Neptunukselta esine liikkuu 133 km / s, kun se saavuttaa .1 A.U. perihelion. Sieltä se tarvitsee vain .2 km / s saavuttaakseen aurinkoenergian. 4,2 km / s palamisen tekeminen tällä perihelionilla antaisi Auringon V-äärettömyyden 33 km / s.

Maan päältä Neptunukseen kulkeminen vie 8,3 km / s LEO-palamisen. Kerran 30 A.U. aphelion, Neptunuksen painovoiman heilahdus voi olla enemmän kuin riittävä heittää alus takaisin A1 AU: n perihelioniin.

Saadaksesi Auringon Vinfinity-arvon 33 km / s, 18 km / s LEO-palo tarvitaan.

Muokkaa: 33 km / s aurinko-Vinfnity voi olla hyvä, kun haluat tehdä sisäisen Oort Cloud -objektin lentämään kohtuullisen ajan kuluessa. Mutta 33 km / s on vain hieman yli .0001 c. Alfa Centauriin pääseminen kesti lähes 40 000 vuotta.

Munroe työskenteli aikoinaan NASA: ssa, luulen, että se on osa vitsi.
#3
+4
Royce
2015-07-09 03:30:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vastaus on kieltävä, koska aurinko ja planeetat liikkuvat kaikki galaksin läpi samalla nopeudella. Voit kuitenkin tehdä Oberth-liikkeen (jota kutsutaan joskus voiman painovoiman avuksi), mutta joka eroaa painovoimasta. Jos haluat kiivetä sanomaan Neptunusta ja pudota sitten takaisin, pääset sinne ilmaiseksi (lukuun ottamatta maapallon painovoimasta lähtöä) käyttämällä useita painovoiman apuja, esimerkiksi Venusta / maata / Jupiteria / Saturnusta (ilman virtaa) ja lähettämällä sitten Neptunusta takaisin ja tee Oberth-manööveri aurinkoa käyttämällä. Jupiterin painovoima-apu vie sinut yli kannattavuusrajan, kun poistut aurinkokunnasta, mutta jos haluat enemmän nopeutta, voit tehdä Oberth-ohjauksen käyttämällä aurinkoa.

#4
+4
FKEinternet
2017-07-16 02:18:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

OK, meillä on täällä kolme ongelmaa: Ensinnäkin kysymyksesi otsikossa kysytään "painovoiman avustajaa aurinkokunnan ulkopuolella", mutta kysymyksessäsi, jonka kysyt lähellä kulkemasta lähellä aurinkoa sisällä aurinkokunnasta. Mielestäni tämän kysymyksen otsikkoa tulisi muokata seuraavasti: "Voisiko aurinkoa käyttää painovoiman apuna paeta aurinkokunnasta (nykyisellä tekniikalla)?"

Toinen ongelma on PearsonArtPhoto'sissa hyväksytty vastaus, jossa auringon oletetaan olevan kiinteä esine , mutta itse asiassa se on kiertoradalla galaksin keskustan ympärillä. Siksi kiertäminen Auringon ympäri sen kiertoradan suuntaan tuottaa täsmälleen samanlaisen painovoima-avun kuin Jupiterin (tai minkä tahansa muun suhteellisen massiivisen esineen) ohittaminen.

Kolmas ongelma on, että auringon painovoima-apua ei tarvita, jotta saavutetaan paeta nopeus aurinkokunnasta - meillä on jo NELJÄ koettimet, jotka lähtevät, eivätkä koskaan palaa - kaksi tienraivaajaa (10 ja 11, käynnistettiin vuosina 1972 ja 1973) ja kaksi matkanjärjestäjää (käynnistettiin vuonna 1977).

Pioneer 10: n viimeinen, erittäin heikko signaali vastaanotettiin 23. tammikuuta 2003. NASA: n insinöörit laskivat, että sen radioisotooppivirtalähde on hajonnut sinne, missä sillä ei ole tarpeeksi voimaa lähettää lisää lähetyksiä maahan.

Pioneer 10 jatkaa hiljaisuutta aave-aluksena syvässä avaruudessa tähtienväliseen avaruuteen, suuntaamalla yleensä punaista tähteä Aldebarania, joka muodostaa Härän (Härkä) silmän. Aldebaran on noin 68 valovuoden päässä, ja Pioneerilla kestää yli 2 miljoonaa vuotta sen saavuttamiseen.

Pioneer 11 tutki energisiä hiukkasia ulommassa heliosfäärissä.

Pioneer 11 -matka päättyi 30. syyskuuta 1995, jolloin viimeinen lähetys avaruusalukselta vastaanotettiin. Siitä lähtien ei ole ollut yhteyttä Pioneer 11: n kanssa. Maan liike on kuljettanut sen pois avaruusaluksen antennin näkyvistä. Avaruusalusta ei voida ohjata osoittamaan takaisin maapallolle. Ei tiedetä, lähettääkö avaruusalus edelleen signaalia. Pioneer 11: n uusia kappaleita ei ole ajoitettu. Avaruusalus on kohti Aquila-tähdistöä (Kotka), luoteeseen Jousimiehen tähdistöstä. Pioneer 11 ohittaa yhden tähdistön tähtien läheisyydessä noin neljän miljoonan vuoden kuluttua.

Voyager 1 on jo tähtienvälisessä tilassa ja Voyager 2 on heliosheathissa, ja molemmat avaruusalukset ovat edelleen lähettää tieteellistä tietoa ympäristöstään Deep Space Network -verkoston kautta.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...