¿Hubo algún inconveniente en la trayectoria de aproximación de la sonda de Huygen?

Encontré esta imagen en la página de Wikipedia para la nave espacial Huygens :

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Fuente

  • Titán orbita a Saturno a ~5,57 km/s.
  • La sonda pareció alcanzar ~6,5 km/s antes de chocar contra Titán.
  • El vector de velocidad de la sonda parecía casi perpendicular a Titán.

Mi pregunta es, ¿se tuvo que hacer alguna consideración para tal enfoque donde los dos objetos tienen vectores de velocidad muy diferentes? ¿Alguna de mis afirmaciones anteriores fue falsa o se debió a una escala sesgada en el gráfico?

No estoy 100% seguro de lo que significa "cualquier consideración debe hacerse para tal enfoque". Todos los enfoques de las naves espaciales se estudian cuidadosamente durante años o más por un grupo de personas que piensan largo y tendido. He discutido que este es un enfoque directo, ¿hay algo específico que le gustaría ver agregado?
Consideraciones de @uhoh como, ¿por qué eligieron este enfoque? Respondiste muy bien con la explicación de la atmósfera de Titán, que yo no conocía. Solo tenía en mente que este mismo enfoque en la Tierra podría no haber funcionado.
¡Yo tampoco! He añadido un poco sobre el ángulo. Ahora no tengo tiempo para hacer una trama 3D real, pero eso no debería ser difícil.
@uhoh, es extraño que la inclinación de Titán sea de 0,3 grados, pero la animación hace que parezca casi 30 grados. Creo que la inclinación que se muestra es relativa a Huygens o algo así, definitivamente hay rarezas en ese gráfico.

Respuestas (1)

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Revised: Jan 12, 2005            Cassini Huygens Probe                     -150
                              http://saturn.jpl.nasa.gov/
               http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/instruments-huygens.cfm

 The 318-kilogram (701-pound) Huygens probe separated from the Cassini orbiter
 2004-Dec-25, beginning a 22-day coast phase toward Titan (606). It will 
 descend through Titan's atmosphere, parachuting an instrumented robotic 
 laboratory to the surface of Saturn's largest moon. 

 The Cassini orbiter contains the electronics necessary to track the probe and
 recover data gathered during its descent. On 2005-Jan-14, 45 minutes before 
 the spacecraft reaches the atmosphere of Titan, timers will activate Huygens.

 The Huygens predicted descent trajectory was provided by ESA/JPL, valid as
 of Jan 6, 2005.
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Revisé Horizons a intervalos de 1 minuto y la trayectoria prevista (unos días antes del aterrizaje) muestra una línea casi recta hacia su lugar de aterrizaje.

Al comprobar la velocidad, muestra una rápida desaceleración seguida de un acercamiento más suave a la superficie, en consonancia con el paracaídas.

Titán tiene 0,14 de la gravedad de la Tierra. Todo lo demás es igual, eso significa que la altura de la escala es 7 veces mayor. Mientras que la atmósfera de la Tierra aumenta en un factor de e (~2,7) cada 8 kilómetros, para una gravedad superficial más baja como la de Titán, eso será cada 50 o 60 km. Entonces, la atmósfera de Titán aumenta en densidad mucho más lentamente, y la baja gravedad acelera a Huygens por encima de su velocidad de entrada original mucho menos.

Una nave espacial compleja nunca podría hacer una entrada pasiva en línea recta a la atmósfera de la Tierra y sobrevivir para aterrizar con materiales conocidos, pero en Titán con tanta atmósfera total para reducir gradualmente la velocidad y tan poca gravedad para luchar, ¡parece que esto funcionó muy bien!

editar: puede ver que a gran distancia, el ángulo entre su velocidad relativa y su posición era cercano a cero, pero cuando la nave espacial se cerró, el ángulo entre los dos vectores aumentó hasta 3 grados. Eso es solo porque la nave espacial no estaba apuntando al centro del disco sino a un lado.

Cuando la nave espacial golpeó la atmósfera y comenzó a descender, el ángulo volvió a caer cerca de cero nuevamente.

Datos directamente de Horizions, trazados con Python: https://pastebin.com/mgjbZZ4J

Horizontes Huygens a Titán

Huygens a Titán

Huygens a Titán

Huygens a Titán

Me gusta cómo puedes ver literalmente tanto el paracaídas como la entrada atmosférica. Buenas tramas, supongo que tiene sentido, creo que la escala del gráfico original puede haber exagerado un poco los vectores. Tampoco sabía sobre la escala 7x debido a la gravedad reducida, había oído que Titán tenía una atmósfera "más alta", pero no tanto.
¿Puedes pegar en la papelera los scripts de python también :)?
@MagicOctopusUrn eso es exactamente lo que encontrarás allí.
oh, asumí que eran solo los datos del horizonte usado pegados en el pastebin y no miré. Vaya, eso es increíble. Gracias.
El valor relevante para parte de la pregunta es el ángulo de trayectoria de vuelo de entrada. El objetivo era -65°±3°, y en realidad era -65,6°. No tan empinado como parece indicar. (La entrada se definió en un radio de 3845 km). Consulte este documento de reconstrucción para obtener más detalles.
@MarkAdler, echaré un vistazo. El ángulo que tracé son solo valores instantáneos para arccos ⁡ ( ( r 2 − r 1 ) ⋅ ( v 2 − v 1 ) ( r 2 − r 1 ) ( v 2 − v 1 ) ) que se parece a "el otro ángulo de ruta de vuelo" space.stackexchange.com/a/29437/12102 β = 90 − γ ?
¿Hubo algún inconveniente en la trayectoria de aproximación de la sonda de Huygen?
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