Tiempo de viaje de la Voyager Tierra a Júpiter

La Voyager 1 se lanzó el 5 de septiembre de 1977 y se encontró con Júpiter el 5 de marzo de 1979, un viaje de menos de 2 años. Cuando trato de calcular la trayectoria de la sonda, asumo una transferencia Hohmann de la Tierra a Júpiter, incluso si no estoy al 100% sobre eso (Internet no tiene mucha información sobre ese punto).

La cosa es, cuando calculo el tiempo teórico de vuelo con la siguiente fórmula:

t i metro mi = π a 3 m s tu norte

con a el semieje mayor y m s tu norte el parámetro gravitacional estándar

a = ( 149598023 + 778298361 ) / 2

m s tu norte = 1.32712428 mi 11

Encuentro t i metro mi = 2.7 años

Pero en realidad, la Voyager logró llegar a Júpiter en menos de 2 años, entonces, ¿cómo es eso posible? Pensé en la velocidad ganada por la sonda del cohete Titan 3E, que ciertamente jugó un papel. Pero, ¿cómo puedo integrar esta velocidad en la fórmula del tiempo?

Echa un vistazo a esta imagen: de.wikipedia.org/wiki/Voyager_1#/media/… La trayectoria a Júpiter fue mucho más corta y rápida que una transferencia Hohmann.

Respuestas (2)

No fue una transferencia de Hohmann. El cohete simplemente lo impulsó a una velocidad más alta desde la Tierra para permitir un sobrevuelo de Júpiter que enviaría la nave espacial a Saturno.

Puede obtener los elementos orbitales aproximados de la interfaz web JPL HORIZONS , eligiendo un día en el medio del tránsito de la Tierra a Júpiter (que, por cierto, fue de 1,5 años):

entradas de horizontes

donación:

$$SOE
2443666.500000000 = A.D. 1978-Jun-07 00:00:00.0000 TDB 
 EC= 7.969091448846140E-01 QR= 1.003858168243335E+00 IN= 1.036132511480259E+00
 OM= 3.430028790053406E+02 W = 3.591112970337812E+02 Tp=  2443392.027035175357
 N = 8.974748184533540E-02 MA= 2.463325742763491E+01 TA= 1.257125684251016E+02
 A = 4.942901873513668E+00 AD= 8.881945578784002E+00 PR= 4.011254606791074E+03
$$EOE

dónde:

  Symbol meaning [1 au= 149597870.700 km, 1 day= 86400.0 s]:

    JDTDB    Julian Day Number, Barycentric Dynamical Time
      EC     Eccentricity, e                                                   
      QR     Periapsis distance, q (au)                                        
      IN     Inclination w.r.t XY-plane, i (degrees)                           
      OM     Longitude of Ascending Node, OMEGA, (degrees)                     
      W      Argument of Perifocus, w (degrees)                                
      Tp     Time of periapsis (Julian Day Number)                             
      N      Mean motion, n (degrees/day)                                      
      MA     Mean anomaly, M (degrees)                                         
      TA     True anomaly, nu (degrees)                                        
      A      Semi-major axis, a (au)                                           
      AD     Apoapsis distance (au)                                            
      PR     Sidereal orbit period (day)                                       

Ahí puedes ver que a es casi 5 A tu — mucho más que el 3 A tu para una transferencia Hohmann. Si no hubiera pasado por Júpiter, la órbita habría tenido una apoapsis de casi 9 A tu .

@MarkAdler excelente!

editar: la nueva edición de la respuesta de @ MarkAdler es concluyente. Aquí hay una perspectiva adicional.


En resumen, las órbitas eran elípticas, pero ya tenían un semieje mayor mucho más grande que una elipse de Hohmann a Júpiter. Las órbitas estaban cuidadosamente dirigidas casi a Júpiter pero ligeramente detrás de él mientras se movía en su órbita.

Los sobrevuelos cercanos aumentarían aún más sus velocidades y les darían más alcance. Δ v desde el sobrevuelo de Saturno de la Voyager 1 (después del sobrevuelo de Júpiter) para inclinar su plano orbital lejos de la eclíptica. Eso le permitió tomar datos valiosos en Júpiter primero, luego explorar el entorno del sistema solar fuera del plano de la eclíptica más allá de Júpiter también. La Voyager 2 usó cuatro maniobras de sobrevuelo , en Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, y usó la última para salir también del plano de la eclíptica.

Puede ver un pequeño mapa 3D-GIF de sus órbitas a continuación, originalmente desde aquí . La órbita más lejana es la de Plutón, puedes ver en esta escala que Júpiter está relativamente cerca del Sol.


abajo: datos del Sol, planetas, Plutón, Voyager 1 y Voyager 2, desde el 1 de enero de 1969 (buen año para empezar) hasta ahora. Los puntos son ahora. Los datos son de NASA JPL Horizons . Reenviado de esta pregunta , donde se brindan detalles adicionales.

ingrese la descripción de la imagen aquí

abajo: Un diagrama de las trayectorias que permitieron a la nave espacial gemela Voyager de la NASA recorrer los cuatro planetas gigantes gaseosos y alcanzar la velocidad para escapar de nuestro sistema solar . Desde aquí _

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