Questão:
Deixar o plano da eclíptica traria algum benefício para a viagem interestelar?
Anthony Neace
2013-07-30 03:43:56 UTC
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Além da resposta óbvia de ser capaz de evitar facilmente os corpos maiores do Sistema Solar. Estou principalmente curioso para saber a mecânica deste esforço - haveria algum benefício em tentar deixar o sistema solar, digamos ... perpendicular à eclíptica?

Qual direção o tiraria da influência do Sol mais rápido, e você poderia aproveitar esse ambiente para acelerar as coisas?

Cinco respostas:
#1
+20
PearsonArtPhoto
2013-07-30 04:22:35 UTC
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A maneira mais rápida de deixar o Sistema Solar é passar pelo maior número de gigantes gasosos que puder e usar a gravidade para atirar em você mais rápido. Como não há planetas fora da eclíptica, não seria vantajoso evitar o plano da eclíptica. Isso é verdade até começarmos a obter sondas espaciais realmente rápidas.

Além disso, passar pelos planetas lhe daria a chance de abortar, girando em torno deles para retornar à Terra, no caso de um rápido desastre catastrófico falha (totalmente possível).

Apenas para provar este ponto, a New Horizon deixou a Terra como a espaçonave mais rápida a deixar a órbita da Terra, alcançando a órbita da Lua em apenas 9 horas. Ainda assim, nunca alcançará as sondas Voyager, porque elas usaram a gravidade de Júpiter e Saturno para acelerar. Não posso dizer melhor do que Wikipedia, então aqui vai:

A New Horizons costuma receber o título de A nave espacial mais rápida já lançada, embora as sondas Helios sejam indiscutivelmente os detentores desse título como resultado da velocidade ganha enquanto caíam em direção ao sol. A New Horizons, no entanto, atingiu a maior velocidade de lançamento e, portanto, deixou a Terra mais rápido do que qualquer outra espaçonave até hoje. É também a primeira espaçonave lançada diretamente em uma trajetória de escape solar, que requer uma velocidade aproximada de 16,5 km / s (59.000 km / h; 37.000 mph), mais perdas, tudo a ser fornecido pelo lançador. No entanto, não será a espaçonave mais rápida a deixar o Sistema Solar. Este recorde é mantido pela Voyager 1, atualmente viajando a 17,145 km / s (61.720 km / h; 38.350 mph) em relação ao sol. A Voyager 1 atingiu maior excesso de velocidade hiperbólica com estilingues gravitacionais de Júpiter e Saturno do que com a New Horizons.

Além disso, a quantidade de objetos no plano da eclíptica é amplamente exagerada. O espaço é realmente muito grande, e temos que planejar com muito cuidado para levar uma espaçonave a outro planeta de propósito. Mesmo uma pequena falha causará problemas. Não há muito lá e há muito a ganhar passando pelo plano da eclíptica.

No dia em que tivermos uma espaçonave capaz de empuxo muito alto por longos períodos de tempo, provavelmente não precisaremos este atalho, mas por enquanto, é uma ferramenta inestimável.

+1 para reconhecer os benefícios da ajuda da gravidade e oportunidades de abortar.
Você não poderia usar a ajuda da gravidade de um gigante gasoso e passar por cima ou por baixo de um dos pólos? Efetivamente atirando em você perpendicularmente à eclíptica?
@Fezter: Com certeza.
Não, essa não é a maneira mais rápida de deixar o sistema solar. Veja a resposta de Deer Hunter.
#2
+17
Deer Hunter
2013-08-05 00:19:09 UTC
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Existem dois motivos principais pelos quais você pode estar saindo do plano eclíptico:

  • Você deseja chegar a uma estrela específica.
  • Você deseja colocar o Sol em uma linha direta entre sua nave e outro ponto no céu (geralmente um sistema estelar ou uma sonda interestelar para esse sistema estelar) para explorar as lentes gravitacionais do Sol (ou seja, seu destino começa em torno de 550-740 UA do Sol) para alcançar incrível amplificação extra do sinal de rádio recebido / transmitido (57 dB a 1,42 GHz, por exemplo).

Em qualquer caso, a trajetória para tirá-lo do Dodge rapidamente e a direita terá que usar a manobra de propulsão do periélio próximo ao Sol (o mais próximo que sua rejeição de calor tolerará) após a ajuda da gravidade de Saturno e Júpiter (a trajetória de Krafft Arnold von Ehricke). Você escolheria o ponto do periélio para girar seu vetor de velocidade na direção necessária.

Referências:

  • Voo espacial profundo e comunicações: explorando o Sol como uma lente gravitacional Claudio Maccone. Springer, 2009.
  • Krafft Arnold von Ehricke, "Saturn-Jupiter Rebound. Um método de ejeção de espaçonaves de alta velocidade do Sistema Solar". Journal of the British Interplanetary Society, Vol. 25, 1972. Pp.561-571.
Essa resposta é muito melhor do que a aceita. Para chegar perto de velocidades interestelares úteis, você teria que usar um sobrevoo solar propulsivo. Portanto, a abordagem da Voyager está longe de ser a maneira mais rápida de deixar o sistema solar, como afirmado na outra resposta.
Eu gosto dessa resposta. Sempre me pareceu que o sol poderia trazer um benefício surpreendente de Oberth se uma queimadura próxima ao periélio pudesse ser feita. Estou satisfeito por ter um nome: A trajetória de Kraft Arnold von Ehricke. XKCD tinha [uma foto] (https://xkcd.com/1244/), mas Randall não fez isso bem.
#3
+2
Hobbes
2017-10-24 11:52:25 UTC
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O plano eclíptico de nosso sistema solar está em um ângulo de cerca de 60º em relação ao plano galáctico de nossa galáxia.

A Via Láctea tem cerca de 100.000 ly (30 kpc) de diâmetro e, em média, aproximadamente 1.000 ly (0,3 kpc) de espessura. Isso significa que quando você deixa o sistema solar ao longo de nosso plano eclíptico, pode visitar as estrelas em nossa vizinhança, mas você sai da galáxia 'rapidamente'. Você pode usar o auxílio da gravidade de um dos gigantes gasosos para apontar sua trajetória para o plano galáctico, permitindo que você visite muito mais estrelas.

#4
  0
James Jenkins
2013-07-30 04:29:54 UTC
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Supondo que você tenha energia suficiente para um impulso constante de 1g .

Em uma viagem interestelar, o plano da eclíptica tem pouco ou nenhum significado. Se a direção de sua viagem é geralmente no ângulo reto (90 °) em relação ao avião, então não faz sentido contornar todos os obstáculos do sistema solar.

-1 por ignorar os benefícios da ajuda da gravidade e oportunidades de abortar.
@Erik Se você tiver um empuxo constante de 1g, por que desviaria para um auxílio da gravidade? Não seria como dirigir 50 milhas fora do seu caminho para economizar um centavo em combustível?
@Erik - Como você transfere aquele vetor _no avião_ para um _perpendicular ao avião_ com estilingues? Você está apenas acelerando na direção errada e teria que queimar a mesma quantidade de combustível para direcionar sua espaçonave perpendicularmente ao avião, não importa quanto tempo ou rápido você acelere paralelamente a ele. o que estou perdendo?
@JamesJenkins - você sempre desejará a energia extra que o estilingue fornece. Você pode querer escapar do Sol mais rápido, ou pode querer ter o auxílio da gravidade da escotilha de escape se o seu drive 1g não iniciar ...
@TildalWave Tudo o que você faz é atirar em torno de, digamos, Júpiter com uma inclinação Joviana de 90 graus.
@Erik - Droga, você está certo. Não tenho certeza de como eu perdi isso quando estava descansado, e parece brincadeira de criança fácil agora que estou prestes a entrar em coma. Acho que toda aquela conversa sobre planícies me fez mudar para 2D. :)
#5
-2
Ross Nicholson
2017-10-24 07:04:41 UTC
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Poderíamos responder a essa pergunta com maior clareza se tivéssemos um conhecimento de cada partícula de matéria em nosso sistema estelar. Além das ajudas de gravidade, as transferências de velocidade por meio de impactos (guiados ou não) podem interferir. Assim, com conhecimento preciso das órbitas de cada asteróide, podemos, com pouco esforço, engendrar uma cadeia de assistências de gravidade e / ou eventos de impacto corporal que levariam à velocidade interestelar máxima atingível com meios de corrente.

Este método sofre de retornos decrescentes extremos com massas minúsculas, a enorme dificuldade de transferir elasticamente o momento de colisões a dezenas de quilômetros por segundo e a quantidade incrivelmente grande de tempo necessária para tirar proveito de todas as micro-otimizações possíveis e * calcular * eles.


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