Ako sa dokážu vesmírne sondy dostať z jednej planéty na druhú?
Vesmírne cestovanie je nesmierne zložité, ak nepoznáte zákony fyziky
Ako je možné, že vesmírna sonda, ako napríklad Voyager 2, ktorá odštartovala v roku 1977, dokázala navštíviť 4 planéty a precestovať viac ako 17-miliárd km?
Pohyb vo vesmíre nie je vôbec jednoduchý, no ak viete, aké princípy v ňom platia a ako funguje fyzika, vesmírny let sa stane súborom niekoľkých procedúr, tvrdí YouTube kanál Curious Droid. Kľúčom k zvládnutiu komplikovaných trajektórií je porozumieť gravitácii a ako ovplyvňuje všetko vo vesmíre.
Fyzik Isaac Newton vytvoril teóriu, ktorá umožní vedcom predpovedať pohyb akéhokoľvek telesa vo vesmíre. Jeho teória pracuje s niekoľkými pravidlami. Prvým Newtonovým zákonom pohybu je, že teleso v pokoji ostáva v pokoji a teleso v pohybe ostáva v pohybe, pričom sa rýchlosť, ani jeho smer nezmení, pokým ho neovplyvní externá sila. Vo vesmíre vždy pôsobí na určité teleso nejaká externá sila. Môže ňou byť gravitácia Slnka, planéty, alebo iného telesa s gravitačnou silou.
Druhý zákon tvrdí, že rýchlosť objektu sa zmení, ak doňho vložíme energiu, no energia vzniká aj vtedy, ak sa zmení rýchlosť objektu. Tento zákon zároveň vysvetľuje, prečo sú pre nás asteroidy nebezpečné. Ak objekt cestuje vysokou rýchlosťou a náhle sa zastaví, vytvorí sa obrovské množstvo kinetickej energie.
Komplikované orbitálne manévre
Ak je však energia objektu, ktorý sa snaží ísť po rovnej čiare rovná energii gravitácie, ktorá sa ho snaží stiahnuť dole, objekt sa dostáva na obežnú dráhu. Vďaka tomu sa na našej obežnej dráhe udržia satelity a vesmírna stanica. Tieto objekty však čelia malému množstvu odporu, ktorý ich spomaľuje.
Neprehliadnite
Preto musia satelity dodávať energiu svojej obežnej dráhe tým, že spustia motory. Ak však dodajú veľké množstvo energie, môžu uniknúť gravitačnému pôsobeniu Zeme a dostanú sa na obežnú dráhu okolo Slnka. Čím viac energie vesmírna sonda vynaloží, tým je jej obežná dráha väčšia.
Ak tento manéver správne načasujeme, sonda sa môže dostať do blízkosti inej planéty. To sa nazýva Hohmannov manéver. Keď sa sonda dostane do blízkosti planéty, má niekoľko možností. Môže vstúpiť na obežnú dráhu planéty, alebo použiť takzvaný gravitačný prak, aby zvýšila svoju rýchlosť, relatívne k Slnku.
V oboch prípadoch však sonda využíva gravitáciu danej planéty, ktorá ju môže zrýchliť, alebo naopak aj spomaliť. Všetko závisí od toho, v akom uhle sonda k planéte priletí. Ak sa pohybuje rovnakým smerom ako planéta, sonda zrýchli. Ak sonda priletí opačným smerom ako je dráha planéty, spomalí.
Nič však nie je zadarmo a aby platil zákon o zachovaní energie, ak raz sonda získa preletom popri planéte energiu, planéta ju musí stratiť. Keď sondy Voyager použili Jupiter na to, aby sa dostali k Saturnu, Jupiter spomalil. Rozdiely sú však minimálne, len 30 cm za trilión rokov.
Ak však skombinujeme tieto gravitačné manévre, sonda môže dosiahnuť rýchlosť, ktorá jej umožní vymaniť sa z gravitačného pôsobenia Slnka, presne tak, ako sondy Voyager. Napriek tomu ich však Slnko neprestane priťahovať, pretože jeho vplyv siaha až do vzdialenosti 2 svetelných rokov.
Komentáre