Haben Sie schon einmal gehört, dass sich Raumschiffe durch Schwerkraft-Slingshot-Manöver selbst beschleunigen können? Was ist erforderlich, damit Sie im gesamten Sonnensystem schneller vorankommen?
Nehmen wir an, Sie möchten in der Zeit zurückreisen und verhindern, dass Kirk auf der Enterprise B stirbt.
Sie könnten ein Schleudermanöver gebrauchen. Sie sollten aufpassen, dass Sie nicht versehentlich eine alternative Realitätszukunft erschaffen, in der die Erde von den Borg assimiliert wurde, weil Kirk nicht im Nexus war, um sich mit Professor Picard und Sir Iandalf Magnetopants zu treffen, während sie es hatten die beste Zeit, die es je in New York City gab.
*seufz* Ah, Mann. Ich liebe diese Jungs wirklich. Was habe ich gesagt? Oh, richtig. Eine der besten Möglichkeiten, die Geschwindigkeit eines Raumfahrzeugs zu erhöhen, ist eine Gravitationsschleuder, auch bekannt als Gravitationsunterstützung.
Es gibt Zeiten, in denen die Fantasie zu weit in den Schwarmverstand eingedrungen ist, und die Leute verwechseln ein erfundenes Ding mit einem tatsächlichen Ding aufgrund von skurrilen Ähnlichkeiten, Nomenklaturen und möglicherweise nur mangelndem Verständnis.
Bevor wir also weitermachen, ist eine 'Gravitationsschleuder' eine Schwerkraftunterstützung, die ein echtes Raumfahrzeug beschleunigt, 'Slingshot-Manöver' ist banaler Unsinn. Als die Voyager beispielsweise in das Sonnensystem ausgesandt wurde, verwendete sie Gravitationsschleudern an Jupiter und Saturn vorbei, um ihre Geschwindigkeit ausreichend zu erhöhen, um der Schwerkraft der Sonne zu entkommen.
Wie funktionieren Gravitationshilfen? Sie wissen wahrscheinlich, dass dies bedeutet, dass Sie Ihr Raumfahrzeug gefährlich nahe an einen massiven Planeten fliegen. Aber inwiefern hilft Ihnen das dabei, schneller zu werden? Sicher, wenn das Raumschiff auf den Planeten zufliegt, beschleunigt es. Aber dann, wenn es wegfliegt, wird es wieder langsamer. Ein bisschen wie ein Skateboarder in einer Halfpipe.
Dieser Prozess läuft auf Null aus, ohne dass die Geschwindigkeit insgesamt zunimmt, wenn Ihr Raumfahrzeug in den Schwerkraftschacht hinein- und wieder herausfällt. Also, wie machen sie es? Hier ist der Trick. Jeder Planet hat eine Umlaufgeschwindigkeit, die sich um die Sonne bewegt.
Wenn sich das Raumschiff dem Planeten nähert, zieht seine Schwerkraft das viel leichtere Raumschiff an, so dass es den Planeten im Orbit einholt. Es ist der Bahnimpuls des Planeten, der der Raumsonde einen enormen Geschwindigkeitsschub verleiht. Je näher es fliegen kann, desto mehr Schwung erhält es und desto schneller fliegt es von der Begegnung weg.
Um die Geschwindigkeit noch höher zu schlagen, kann das Raumfahrzeug seine Raketen während der nächsten Annäherung abfeuern, und die Begegnung mit hoher Geschwindigkeit wird die Wirkung der Raketen vervielfachen. Dieser Geschwindigkeitsschub ist mit Kosten verbunden. Es ist immer noch eine Impulsübertragung. Der Planet verliert ein kleines bisschen an Umlaufgeschwindigkeit.
Wenn Sie genug Gravitationsschleudern machen, wie z. B. mehrere Zillionen Zillionen Schleudern, würden Sie den Planeten schließlich gegen die Sonne stürzen lassen. Sie können Gravitationsschleudern verwenden, um zu verlangsamen, indem Sie das Ganze rückwärts machen. Sie nähern sich dem Planeten in der entgegengesetzten Richtung, in die er die Sonne umkreist. Die Impulsübertragung wird die Raumsonde erheblich verlangsamen und den Planeten unendlich beschleunigen.
Die komplizierte Flugbahn von Messenger. Bildnachweis: NASA
Die NASA-Raumsonde MESSENGER machte 2 Vorbeiflüge an der Erde, 2 Vorbeiflüge an der Venus und 3 Vorbeiflüge an Merkur, bevor sie langsam genug war, um eine Orbitaleinführung um Merkur zu machen. Ulysses, die 1990 gestartete Sonnensonde, nutzte die Schwerkraft, um ihre Flugbahn vollständig in eine polare Umlaufbahn über und unter der Sonne zu ändern. Und Cassini nutzte Vorbeiflüge von Venus, Erde und Jupiter, um Saturn mit einer effizienten Flugbahn zu erreichen.
Die Natur versucht es uns sicher leicht zu machen. Gravitationsschleudern sind eine elegante Möglichkeit, Raumfahrzeuge zu verlangsamen, ihre Umlaufbahnen in Richtungen zu drehen, die Sie sonst nie erreichen könnten, oder auf unglaubliche Geschwindigkeiten zu beschleunigen.
Es ist ein brillanter Tanz, der Orbitalmechanik verwendet, um unsere Erkundung des Kosmos zu unterstützen. Es ist ein leuchtendes Beispiel für das Genie und den Einfallsreichtum der Köpfe, die dazu beitragen, die Menschheit weiter in die Sterne zu treiben.
Was denken Sie? Wo sonst verschwimmt das allgemeine Verständnis zwischen tatsächlichen Fakten und fiktionalem Wissen, ebenso wie beim „Slingshot-Manöver“ und „Gravitations-Slingshot“?
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