¿Por qué la Voyager 2 recibió una desaceleración gravitacional (en lugar de una honda) en Neptuno?

De hecho, estaba respondiendo esta pregunta hoy con respecto a las velocidades de las naves espaciales, y se me ocurrió que nunca antes había visto este gráfico con mucho detalle:

Velocidad heliocéntrica de la Voyager 2 representada en función de la distancia al sol

Como puede ver, después de abandonar la Tierra, la nave se ralentiza rápidamente (un ejemplo de la ley del cuadrado inverso) y permanece por debajo de la velocidad de escape hasta que su encuentro con Júpiter aumenta su velocidad en más de 10 km/s. Recibe otra honda de ~8-9 km/s de Saturno y otra asistencia de 1 km/s de Urano.

Sin embargo, el evento interesante ocurre en Neptuno: parece haber tenido una desaceleración gravitacional de aproximadamente ~2 km/s, en lugar de una asistencia. ¿Por qué fue esto?

Esto me indica que tomó la trayectoria opuesta de este gráfico:

En lugar de acercarse al planeta por detrás de su vector de velocidad, voló desde el frente y salió por la parte trasera.

Soy consciente de que las ralentizaciones gravitacionales pueden tener muchos usos interesantes, la propuesta de misión de la ESA para un orbitador de Plutón requiere una ralentización gravitatoria en Júpiter para reducir su velocidad para la inserción en la órbita de Plutón, por lo que sospecho que esto fue el resultado de una restricción científica o de ingeniería.

¿Hay alguna explicación de por qué se hizo esto?

Hubo una pregunta reciente (posiblemente, en otro lugar) que tenía una imagen que mostraba si se acelera o se desacelera. No puedo por mi vida, encontrarlo.

Respuestas (3)

Querían un sobrevuelo cercano de Tritón. La órbita de Tritón está en un gran ángulo con respecto al plano de la eclíptica, y Tritón estaba debajo de Neptuno en el momento del sobrevuelo de la Voyager, por lo que necesitaban un cambio de rumbo que apuntara "hacia abajo" desde Neptuno.

De la guía de viaje Voyager Neptune (PDF grande), página 118-119 del PDF (número de página 107-108 indicado en la página):

Sin embargo, la Voyager 1 pasó (ligeramente) el hemisferio delantero de Saturno, y la Voyager 2 pasará (ligeramente) el hemisferio delantero de Neptuno. En estos dos casos, la nave espacial se desaceleró y los planetas se aceleraron.

Neptuno es el último planeta de la Voyager 2. Como no hay un próximo planeta que buscar (Plutón no es accesible; consulte la Figura 6-2), la Voyager 2 no se limita a pasar a Neptuno a través de ningún corredor de asistencia gravitatoria en particular, sino que puede concentrarse en la gran luna de Neptuno, Tritón. Tritón es tan interesante para muchos científicos planetarios como lo es Neptuno. Tritón es lo suficientemente grande como para tener una atmósfera. La temperatura y la presión de su superficie están cerca del punto triple del nitrógeno, lo que aumenta la posibilidad de nubes de nitrógeno, charcos de nitrógeno congelado y nieve/hielo en la superficie. En 1980, Andrey Sergeyevsky descubrió que, de hecho, había una forma de pasar cerca tanto de Neptuno como de Tritón, maximizando así el rendimiento científico de cada uno. El medio fue una aplicación final del concepto de desviación de la gravedad. La nave espacial pasaría muy cerca de Neptuno (dentro de los 4850 kilómetros de la parte superior de las nubes) para desviar su trayectoria unos 45 grados para pasar cerca de Tritón 5,2 horas más tarde (ver Figura 6-1). El paso cercano de Neptuno ocurre cerca de su Polo Norte, y está apenas en el hemisferio delantero. La Voyager 2 se ralentizará ligeramente (y Neptune se acelerará aún más) como resultado de esta asistencia de gravedad final.

Trayectoria de la Voyager en Neptuno

Imagen del informe de estado de la misión Voyager 91 , a través de Wikipedia

La respuesta de 1337joe es excelente, pero realmente eran los detalles de la misión que me interesaban, y ustedes la cumplieron. ¡Gracias!
Me sorprende que podamos lanzar tres cuartas partes de una tonelada de metal al espacio provocando esencialmente una explosión gigantesca debajo y decir: "En los próximos doce años y cinco días, esa cosa pasará zumbando por tres planetas diferentes y luego llegar a un cuarto planeta, a 4.500 millones de kilómetros de distancia y perderlo por la distancia entre Boston y Los Ángeles". Y luego hazlo.
@DavidRicherby no podemos, ya no más de todos modos. No existe tal condición. Es solo una casualidad especial que los planetas estuvieran así alineados en la era espacial temprana.
@joojaa Ese es un buen punto. Pero sigue siendo sorprendente que pudiéramos explotar esas condiciones afortunadas con tanta precisión y que pudiéramos hacerlo de nuevo si se nos presentara la oportunidad.
@EchoLogic mi respuesta fue más mínimamente correcta (respuesta + referencia citada) que excelente, me alegro de que esta respuesta más completa esté recibiendo atención ahora

La misión era volar por los planetas exteriores. Una vez que llegó a Neptuno, la misión estaba completa. De Wikipedia :

Debido a que este era el último planeta del Sistema Solar que la Voyager 2 podía visitar, el Jefe Científico del Proyecto, los miembros de su personal y los controladores de vuelo también decidieron realizar un sobrevuelo cercano de Tritón, la más grande de las dos lunas originalmente conocidas de Neptuno. para recopilar la mayor cantidad de información posible sobre Neptuno y Tritón, independientemente del ángulo de salida de la Voyager 2 del planeta.

La sonda se adentraría en el espacio interestelar sin importar lo que sucediera en el momento en que llegara a Neptuno (salvo una colisión con Neptuno o una luna) y la velocidad para llegar allí no era una preocupación, por lo que configuraron el pase para obtener tanto conocimiento como fuera posible. ellos podrían.

Vale la pena señalar que la Voyager 1 hizo exactamente lo mismo con respecto a Titán en Saturno.

Publiqué esta imagen en la pregunta ¿dónde están los motores sólidos de las naves espaciales Pioneer y Voyager? Asistencia de gravedad de Júpiter diagramas de trayectoria Ayuda a explicar cuándo una nave espacial acelera para recibir asistencia de gravedad y cuándo no. Use esta imagen junto con el sobrevuelo de Neptuno/Tritón publicado anteriormente. La otra opción para la Voyager 1 o 2 era usar una asistencia de gravedad para visitar Plutón. La Voyager 1 visitó Titán en lugar de un sobrevuelo más cercano a Saturno para una misión a Plutón . La Voyager 1 trayectoria de Saturno . Neptuno gira Voyagers en Saturno un estudio de astrodinámica

¿Por qué la Voyager 2 recibió una desaceleración gravitacional (en lugar de una honda) en Neptuno?
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