Sí, pero realmente no.

Preámbulo:

Construí una pequeña simulación de trayectoria en 2D (2D porque las lunas galileanas son más o menos coplanares ) para probar trayectorias (Júpiter + gravedad de las lunas galileanas, RK4 , paso de tiempo de 10 s). Mi intención original era realizar una búsqueda exhaustiva en 4 dimensiones de las condiciones iniciales, pero esto era prohibitivamente costoso (computacionalmente) con una resolución suficiente. Afortunadamente, me topé con algunos casos representativos (conjuntos de condiciones iniciales) que ayudan a responder la pregunta.

Tecnicidad: Parabolica + 1

Una interpretación completamente válida de "desde la entrada interplanetaria" es cualquier cosa con$V_{\infty}>0$, o unidad de velocidad infinitesimal 'parabólica +1'. En esta interpretación no es demasiado difícil encontrar una trayectoria que capture alrededor de Júpiter ($V_{\infty} < 0$), aquí hay uno usando un sobrevuelo de Callisto ($1.14$ $R_{Callisto}$acercamiento cercano):

(Júpiter a escala, lunas horriblemente no a escala; ¡son diminutas!)

Aunque$V_{\infty} < 0$indica una órbita elíptica en un escenario de órbita kepleriana, órbitas suficientemente grandes (en el mundo real de n cuerpos) gris la región de aplicabilidad de la aproximación kepleriana. En este ejemplo, la órbita capturada es enorme, significativamente más grande que la órbita del cometa Shoemaker-Levy 9 :

• Eje semi-mayor: ~600$R_{Jupiter}$o ~0,28 UA (!)
• Excentricidad: 0.9904
• Apoápsis: ~1200$R_{Jupiter}$o ~0,55 AU (!)
• Período: ~13 años (¡ mayor que un año joviano !)

Realidad: las cosas de interés (típicamente) vienen de la Tierra

Para una trayectoria interplanetaria directa de la Tierra a Júpiter, la llegada de Júpiter$V_{\infty}$será, por supuesto, mayor que 0. Tomando prestado del trabajo en mi respuesta a Orbital Mechanics and Launching into the Sun , la llegada mínima de Júpiter$V_{\infty}$(para un lanzamiento del 21 de octubre al 22 de octubre) fue de 5,73 km/s (probablemente haya más trayectorias creativas que podrían reducir ese valor, pero es al menos representativo, Editar: usando datos de HORIZONTES Juno's $V_{\infty}$fue de 5,3 km/s y el de Galileo fue de 5,6 km/s).

Esta trayectoria utiliza sobrevuelos de Ganímedes y Calisto (muy cerca;$1.04$ $R_{Ganymede}$y$1.13$ $R_{Callisto}$¡respectivamente!) pero no puede capturar:

También tenga en cuenta que el cambio en$V_{\infty}$es significativamente menor que en el caso 'parabólico +1' anterior, a pesar de volar por Ganímedes y Calisto, mucho más masivos :

Esto presenta una especie de tiranía inversa de Oberth de la gravedad asiste porque solo cambia la dirección ($V_{\infty,start}=V_{\infty,end}$en el marco de la luna), y el cambio de dirección es inversamente proporcional a$V_{\infty}$, un sobrevuelo más rápido tiene un efecto menor.

Esta es también la razón por la que Calisto ve tanta prominencia aquí porque es a) la segunda luna galileana más masiva (después de Ganímedes), yb) la luna galileana más alejada de Júpiter. Esto significa que el$V_{\infty}$, a los ojos de Callisto, es la más baja de las lunas galileanas para una determinada trayectoria de llegada interplanetaria.

Editar: en respuesta al comentario:

Sin embargo, un 'encuentro progrado directo' con Calisto debería eliminar la velocidad relativa a Júpiter, no agregar, y viceversa para un encuentro retrógrado directo.

Aquí hay un encuentro (más o menos) progrado con Callisto ($1.41$ $R_{Callisto}$):

lo que definitivamente agrega la velocidad relativa de Júpiter (inercial en este marco de coordenadas). Se muestra de otra manera:

donde el punto rojo es el punto de partida de la trayectoria.

Y para un encuentro retrógrado ($1.01$ $R_{Callisto}$):

Aunque muestra una ganancia en la velocidad, este es un artefacto de la integración numérica utilizada y no se realiza en las siguientes gráficas:

Editar: al volver a leer la pregunta, esta no es una respuesta, que busca soluciones que involucren asistencia de gravedad solo, mientras que esto solo cubre el ajuste de la órbita de aerofrenado

El estudio aquí (el resumen es la sección 6.4) encontró que para un perfil de misión de ejemplo, si bien sería posible un ahorro sustancial de masa/costo, implicaría varios años de configuración orbital para avanzar en la órbita hacia adentro, el entorno de radiación es increíblemente hostil (y se aplica durante ese período de varios años). período) en particular, Juno se ha mantenido fuera de la región de máxima radiación debido a problemas de radiación al usar una órbita polar, y aún requiere un diseño cuidadoso para sobrevivir. Se hace necesario suponer que el objetivo del aerofrenado es llegar a las lunas pasando por las regiones de máxima radiación.

La mayor preocupación es que, si bien las presiones del gas son muy bajas a la altitud de paso propuesta, la velocidad muy alta produce temperaturas de alrededor de 39.000 kelvin. La baja presión significa que esta temperatura no necesariamente derretirá la mayor parte de la nave en un solo paso, sino que atacará cualquier componente expuesto de baja masa, como la antena o la cubierta térmica de aluminio, lo que requiere un diseño más complejo y tolerancia a la erosión.

Pasar a una altitud de paso más alta reduce la carga de presión/calor pero no hace mucho por la velocidad, por lo que sigue siendo problemático y aumenta enormemente la cantidad de pases necesarios que van de años a décadas para alcanzar la órbita final.

Esto tiende a sugerir que el aerofrenado en Júpiter no es automáticamente una opción más eficiente que llevar un motor de cohete y combustible, a menos que por otras razones la nave esté protegida contra la radiación y sea físicamente robusta.