Frenado asistido por gravedad

Por lo general, las maniobras de asistencia por gravedad se utilizan para acelerar una sonda sin gastar propulsor. Pero, ¿podría usarse la maniobra de asistencia por gravedad para frenar e insertarse en órbita?

¿Existe una fórmula para usar para la velocidad-deltaV-empuje que sería necesaria en la aproximación más cercana para el frenado? Considere el caso de una sonda interestelar para poder frenar en una estrella objetivo usando la asistencia de la gravedad.

Soy nuevo aquí, pero creo que es freno O inserción en órbita. La gravedad es una fuerza atractiva, por lo que debe alejarse de una estrella para desacelerar, que no es una trayectoria orbital. En cambio, para entrar en órbita tendrás que encontrarte con una aceleración debida a la gravedad.
@Wutnaut "Asistencia de gravedad" es algo inapropiado. Lo que está sucediendo es en realidad una transferencia de impulso entre un objeto de masa planetaria o estelar y la masa mucho más pequeña de un vehículo espacial. Entonces, sí, se puede usar para frenar.
Claro, solo acércate desde la dirección opuesta.
@JerardPuckett Agradezco la corrección. ¿Puedes dar un ejemplo de cómo se puede usar la gravedad para frenar? Me cuesta visualizarlo.
@Wutnaut como dijo Gerrit, acérquese al objeto en una dirección opuesta a su dirección orbital, de modo que su gravedad se desangre de su impulso.
@JerardPuckett Estaba asumiendo que la pregunta era sobre ingresar a la órbita del mismo objeto que está usando para frenar. Así que soy claro: no puedes usar un cuerpo celeste como un 'freno de gravedad' Y entrar en su órbita sin propulsor, ¿verdad?
@Wutnaut AFAIK, si su vector de aproximación y velocidad están restringidos adecuadamente, podría alcanzar la órbita sin quemarse. Sin embargo, es difícil imaginar que no necesitaría algunas, quizás más de una, corrección de rumbo.
Entonces, básicamente, ¿apuntar a la órbita de salida con el menor momento angular en relación con la estrella CoM y esperar a que la gravedad de la estrella haga su trabajo? ¿Eso significa que la velocidad máxima está limitada por la velocidad de escape de la estrella?
Una órbita hiperbólica con respecto al sol tendría la misma velocidad de salida que la velocidad de entrada. Es la dirección la que cambia. Sin embargo, una órbita hiperbólica con respecto a uno de los gigantes gaseosos podría cambiar de dirección, por lo que una órbita hiperbólica con respecto al sol se convierte en una órbita de captura elíptica.

Respuestas (3)

La velocidad de la sonda no cambia con respecto al cuerpo auxiliar. Es la dirección la que se cambia.

Si una órbita hiperbólica alrededor del sol entra con un Vinfinity de 5 km/s, saldrá con un Vinfinity de 5 km/s.

A menos que pase por un planeta. Desde el punto de vista del planeta, la velocidad de entrada y salida también es la misma. Nuevamente, es la dirección la que cambia. Pero un cambio de dirección con respecto a un planeta podría ser un cambio de velocidad con respecto al sol. Por lo tanto, un sobrevuelo de uno de los gigantes gaseosos podría reducir la velocidad de una hiperbólica alrededor del sol a una órbita de captura elíptica alrededor del sol.

Aquí hay una ilustración de cómo un movimiento lunar podría cambiar el camino de un asteroide hiperbólico para capturar la Tierra:

ingrese la descripción de la imagen aquí

En la vecindad de la luna, la velocidad de escape de la tierra es de alrededor de 1,5 km/s. Por lo tanto, la caída de la velocidad del asteroide de 1,98 con respecto a la Tierra a 1,14 con respecto a la Tierra lleva a la roca a una órbita de captura elíptica alrededor de la Tierra.

De manera similar, el paso de uno de los gigantes gaseosos podría atrapar un objeto de fuera de nuestro sistema solar en una órbita de captura elíptica alrededor del sol.

No puede usar una asistencia de gravedad alrededor de un cuerpo para entrar en órbita alrededor del mismo cuerpo, porque una asistencia de gravedad no cambia su velocidad en relación con el cuerpo por el que vuela. Solo cambia tu velocidad en relación con otros cuerpos.

Sin embargo, puede realizar una asistencia de gravedad alrededor de un satélite de un cuerpo para ingresar a la órbita de ese cuerpo. Podría, por ejemplo, realizar una asistencia de gravedad alrededor de Ganímedes para entrar en la órbita de Júpiter.

-1 una asistencia de gravedad no cambia su velocidad en relación con el cuerpo por el que vuela es completamente incorrecto. La energía total del sistema de dos cuerpos es lo que no cambia.

La maniobra que estás buscando no se llama asistencia por gravedad . Una asistencia de gravedad se puede conceptualizar como un problema de 3 cuerpos: el cuerpo 1 (su nave espacial) recoge o reduce el momento angular que tiene el cuerpo 2 (el planeta/la luna) en relación con el cuerpo 3 (el cuerpo que se orbita).

No, no eres idiota, este es un escollo común al que se enfrentan muchos estudiantes de astronavegación.

La maniobra utilizada para ser capturado en una órbita de su planeta o estrella objetivo es técnicamente una maniobra de Oberth , pero generalmente se la conoce como una quemadura de inserción orbital . En su caso, cuando ingresa a la esfera de influencia de su sistema estelar , ajusta su curso para acercarse a la estrella en una trayectoria hiperbólica . Querrás hacer el periápside de esa trayectoria lo más cerca posible de la estrella misma, pero no tanto como para quemarte. Haga su quemado durante su acercamiento más cercano (ese es el momento más eficiente ) para cambiar esa hipérbola a una elipse, y tiene captura. Probablemente querrá tener una quemadura secundaria en el apoapsis para circular su órbita y evitar asar repetidamente su nave.

Por supuesto, si su estrella objetivo tiene un gigante gaseoso en una órbita adecuada, es posible que desee diseñar su misión para usar una asistencia de gravedad después de todo.

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