Gravita helpo

Gravita helpo aŭ gravita subteno aŭ gravita ŝnurĵetilo, en la kampo de orbita mekaniko, estas la vola uzo de la altiro de ĉiela korpo (planedo, natura satelito) por modifi la direkton kaj rapidecon de la trajektorio de kosmoŝipo en la kosmo (kosmosondilo, artefarita satelito, ktp.). La celo estas uzi ĉi tiun fenomenon por ŝpari fuzaĵon, kiun devintus konsumi la raketmotoro de la veturilo por atingi la saman rezulton. Ĉiuj kosmosondiloj destinitaj al ĉielaj korpoj malproksimaj de la Tero aŭ, male, tre proksimaj al la Suno (Merkuro), kiuj kiel komunan bezonon de aparte alta lanĉrapideco, uzas ĉi tiun metodon.

Klarigo

Kosmoŝipo povas uzi la gravitan forton de ĉiela korpo, tipe planedo, por ŝanĝi la direkton kaj valoron de sia rapido (en la kosmo, sen influo, ĉi tiu restas ĝenerale rektlinia kaj uniforma). La gravita kampo de ĉi tiu ĉiela korpo estante en moviĝo (la planedo orbitas ĉirkaŭ la stelo), kiam la veturilo eniras sian zonon de gravita influo, ĝi akceliĝas (aŭ malakceliĝas depende de sia trajektorio). Ĝ estas kvazaŭ "prenita enmane" de tiu moviĝanta gravita kampo, kiu komunikas parton de sia orbita movo al la sondilo, kiel ŝnurĵetilo komunikas sian movon kaj rapidon al sia kuglo, tial la nomo "gravita ŝnurĵetilo". Krome, tre simile al tio, ke golfpilko estas deviigita de truo se ĝi ne falas en ĝin, la direkto de ĝia rapideco estas influita de la trapaso de la veturilo tra la gravita kampo de la astro. Per preciza kalkulado de la trajektorio de eniro en la gravitan kampon de la ĉiela korpo, al la trajektorio de la ŝipo oni povas doni la deziratan akcelon kaj ŝanĝon de direkto ene de limoj depende de la maso de la planedo kaj la preterflugdistanco.

En la sekvaj diagramoj, kosmosondilo preterpasas planedon en du scenaroj. La ruĝa kurbo en la grafikaĵo reprezentas la evoluon de la rapido de la sondilo laŭlonge de la tempo, en la suncentra referenca kadro. Pasante malantaŭ la planedo rilate al ĝia movo en ĝia orbito, la sondilo penas altiras la planedon, kiu tre iomete reduktas la rapidecon kaj kinetan energion de la planedo (ĝia maso estas multe pli granda ol tiu de la sondilo, la efiko estas nekonsiderinda por la planedo); per konservo, la transdono de energio profitigas la sondilon, kiu akiras rapidecon post sia trapaso. Male, pasante antaŭ la planedo, la sondilo cedas iom da sia kineta energio al la planedo, kio igas ĝin perdi rapidon.

• Gravita helpo
• 
  Por akceli, la kosmoŝipo pasas malantaŭ la planedo. La ruĝa kurbo indikas la evulon de la rapideco laŭ la tempo, en suncentra referenckadro.
• 
  Sama skemo por malakcela monovro en suncentra referenckadro.

Historio

La gravithelpa manovro unue estis menciita en la verkaĵoj de du sovetiaj kosmonaŭtikaj pioniroj, Aleksandro Ŝargej kaj Fridriĥ Cander, inter 1918 kaj 1925. Ĉi tiu ideo estis prenita en la 1950-aj jaroj en okcidenta teknika literaturo. La usona kosma agentejo, NASA, estis la unua, kiu efektivigis gravitan helpon komence de la 1970-aj jaroj por la misio Mariner 10 (preterpaso de Venuso) kaj la misioj Pioneer (preterpaso de la eksteraj planedoj de la sunsistemo).

Limoj

La ŝanĝo de rapido estas des pli signifa, se la planedo estas masiva kaj la preterflugo estas malalta. Tamen, plenumi ĉi tiun manovron devas konsideri la jenajn limojn:

• Se la planedo havas atmosferon, la kosmosondilo devas pasi je sufiĉa distanco por eviti bremsadon per ĝi se la celo estas akceli kaj ĉiukaze eviti atmosferan reeniron.
• La trajektorio de la planedo kaj la kosmosondilo devas koincidi por ke la preterflugo okazu. En iuj kazoj, kiel ekzemple la misioj de Voyager, daŭros pli ol jarcenton por ke la respektivaj pozicioj de la planedoj, kiuj ebligis ilian mision, estu denove okazanta.

Vidu ankaŭ

• Gravito
• Kosmoflugo
• Kosmoŝipo
• Orbito