A gravitációs hintamanőver

Közismert posztulátum, hogy a gravitációs hintamanőver egy üzemanyag-hatékony módja az űreszköz sebességének és irányának megváltoztatására, amely során egy égitest (pl. bolygó) pályasebességét és gravitációs vonzását használják fel. Az alkalmazási lehetőségei között szerepel az űreszköz sebességének növelése vagy csökkentése, valamint pályájának módosítása, ami kevesebb hajtóanyag használatával rövidebb idő alatt teszi lehetővé a Naprendszer távolabbi pontjainak elérését.

Egy űreszköz a bolygó melletti elhaladáskor annak gravitációs terében jelentősen módosíthatja sebességét, gyakran további hajtóművekkel kombinálva még hatékonyabb manővert hajtanak végre. A gravitációs hintamanőver alkalmazása tette lehetővé például a Mariner, a Pioneer-10, és a JUICE űrszondák sikeres távoli bolygókhoz való eljutását. A manőverhez kapcsolódik a gravitációs fékezés is, amely hasonló céllal a sebesség csökkentésére szolgál. A hintamanőverrel a bolygók közelében végzett sebesség- és pályamódosítás révén lehetővé válik olyan pályák elérése, amelyeket egyébként a jelenlegi indítóeszközök segítségével nem lehetne. Hatékonysága függ a bolygó tömegvonzásától, a bolygó pályasebességétől, valamint attól, hogy mennyire közel halad az űreszköz a bolygóhoz (periapszis magassága). Összefoglalva, a gravitációs hintamanőverrel az űreszköz: Ez a technika az űrkutatásban szinte minden nagyobb

Naprendszerhez irányuló űrszonda pályatervezésében kulcsszerepet játszik a gravitációs hintamanőver. A jelentősége túl mutat az tudományos ismeretszerzésen, emlékezzünk csak a Shoemaker-Levy 9 ütközésére a Jupiterrel 1994-ben. A naprendszerben történt űrbalesetek komoly hatással lehetnek a föld pályájára is, így a hintamanőver segítségével, akár elé mehetünk egy esetleges katasztrófának időben. Az égitestek mozgásának megértéséhez standard paramétereket kell beállítani a pályák meghatározásához. Valójában bármely pálya 6 paraméterrel definiálható, amelyeket 6 pályaelemnek nevezünk:

a: a féltengely hossza

e: excentricitás

i: dőlés

Ω: a felszálló csomópont rektaszcenziója

ω: a periapszis argumentuma

v: valódi anomália / a periapszis áthaladásának ideje (θ-val is jelölve)

Egy égitest pályáját a Nap (vagy általában egy nagy tömegű központi égitest) körül 6 adattal lehet megadni. Ez lehetne a 3 kezdeti helykoordináta és a 3 kezdeti lendület-koordináta, gyakorlatban viszont a csillagászok más adatokat használnak, melyeket pályaelemeknek hívnak:

Az ellipszis adatai:

a fél nagytengely hossza, amit a Naprendszerben a Nap körül mozgó égitestek esetén közepes naptávolságnak is nevezünk. A használt mértékegység a csillagászati egység (CsE), amely a Föld közepes naptávolságának felel meg, azaz 149,6 millió km. az excentricitás, mely az ellipszis lapultságát jellemzi (vagy ehelyett a perihélium távolsága)

Az ellipszis elhelyezkedése:

inklináció: az ekliptikával (vagy a központi égitest egyenlítőjével) bezárt szög

A felszálló csomó hossza, mely megadja, hogy hol metszi a pálya az ekliptika (vagy egyenlítő) síkját

a perihélium (napközelpont) szöge, mely megadja, hogy a síkon belül hogyan helyezkedik el a napközelpont vagyis egy perihéliumátmenet időpontja.

Abstractum:

The gravity swing maneuver is a technique used in spaceflight to gain speed and alter trajectory by utilizing the gravitational pull of a celestial body. This method is often employed by spacecraft to conserve fuel and increase efficiency during missions. Key Aspects of the Gravity Swing Maneuver Purpose: To increase a spacecraft's velocity or change its direction without using additional fuel. Mechanism: The spacecraft approaches a planet or moon, using its gravity to accelerate. As it swings around, it gains kinetic energy, which can be redirected to achieve the desired trajectory. Applications: Commonly used in interplanetary missions, such as those by NASA and ESA,

to reach distant destinations like Mars or the outer planets. Example Missions Voyager Probes: Utilized gravity assists from multiple planets to travel beyond the solar system. New Horizons: Gained speed from a gravity assist at Jupiter to reach Pluto more quickly. This maneuver is crucial for efficient space travel, allowing missions to cover vast distances with limited resources. The slingshot effect is also known as a planetary swing-by or a gravity-assist maneuver. It is performed to achieve an increase in speed and/or a change of direction of a spacecraft as it passes close to a planet. In the figure, satellite a experiences this slingshot effect. Its path is defined with a function.

Determine the acceleration of the satellite in n-t coordinates when x=10m. Accordingly, o, e, and r must be determined. Hint: use the radius of curvature function to determine the instantaneous center of rotation which is located along (en). (a=1.2 m/s², V=20 m/s, Gravitational acceleration ag=35/r² which is along r distance.) In order to understand the motion of celestial objects, it's necessary to set standard parameters to define orbits. In fact, any orbit can be defined by 6 parameters, known as the 6 orbital elements:a: length of the semi-major axis

e: eccentricity

i: inclination

Ω: right ascension of the ascending node

ω: argument of periapsis

v: true anomaly / time of periapsis passage (also designated with θ)