Astronomi utan teleskop - Hitchhikers-guide till solsystemet

Pin
Send
Share
Send

Brist på bränsle, men bra på astrofysik? Det är möjligt att turnera solsystemet på mindre än 30 Altairian dollar per dag med hjälp av Interplanetary Transport Network (ITN).

ITN är baserad på gravitationstjänstmanövrar och överföringsbanor med låg energi runt och mellan Lagrange-punkter. Med ITN är det teoretiskt möjligt att turnera i solsystemet med en extremt ekonomisk användning av bränsle så länge du har ett överflöd av tålamod och inte bryr dig om att ta en ofta rund väg till din destination.

Om du föreställer dig hela solsystemet som ett gummipapper som vrids av tyngdbrunnar, är planeterna egentligen bara små fördjupningar av olika djup som pressas in i sidorna till solens övergripande tyngdkraft.

Det som är viktigt för den här historien är att kanterna på dessa små fördjupningar är nästan plana med avseende på de annars branta sluttningarna som skapats av solen och planeterna. Det tar mycket mindre energi att röra sig på dessa platta kanter än att försöka klättra rakt uppför de branta sluttningarna.

Den plana kanten som finns runt jordens tyngdkraftsbrunn är mark markerat med Lagrange punkt 1 (eller L1) som ligger direkt mellan solen och jorden - och Lagrange punkt 2 (L2) på motsatt sida av jorden direkt bort från solen .

Det är möjligt för ett rymdskepp att kretsa runt en Lagrange-punkt och transporteras runt solen med mycket lite energiförbrukning. Det beror på att du i huvudsak rider på jordens bågvåg när den kretsar kring solen - så att du bär solen med samma omloppshastighet som jorden (30 kilometer per sekund) utan att behöva bränna mycket bränsle i processen.

Lagrange-punkterna representerar också kopplingspunkter för att möjliggöra låg energiöverföring mellan olika planetbanor. Som om solsystemets rymdtidskröning skapar en gigantisk skateboardpark, är det möjligt att stiga av L1 och följa en bana ner till Venus - eller så kan du kust över den platta kanten av jordens tyngdkraft i cirka 3 miljoner kilometer till L2 och steg sedan av på en lång slingrande stig till L1 av Mars. Här kan du vila igen innan du kanske flyttar över till Mars 'L2 och sedan vidare till Jupiter.

Matematisk analys av gravitationsinteraktioner mellan tre eller fyra kroppar (säg ditt rymdskepp, jorden och solen - och sedan lägga till Mars också) - är komplex och har vissa likheter med kaosteori. Men en sådan analys kan identifiera sammankopplingsvägar tvärs över solsystemet, som ITN-förespråkare kallar "rör".

ITN-principer har antagits av ett antal rymdskeppsuppdrag för att spara bränsle. Edward Belbruno föreslog en månenöverföring med låg energi för att få den japanska sonden Hiten in i lunarbanan 1991 trots att den bara hade 10% av det bränsle som krävs för en traditionell trans-lunar insättningsträcka. Manövern var framgångsrik, även om restiden till månen var fem månader istället för de traditionella tre dagarna. NASA: s Genesis-uppdrag och ESA: s SMART-1 anses också ha använt ITN-liknande banor med låg energi.

Så fattiga hitchhikers, kanske kan du fortfarande ta den storslagna rundtur på planeter med hjälp av ITN - men se till att du packar en handduk, det kommer att bli enmycket lång resa.

(Rekommenderad läsning: Ross, S.D. (2006) Det interplanetära transportnätet. Amerikansk forskare 94(3), 230–237.)

Pin
Send
Share
Send