Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Красные и зеленые стрелки указывают положение " Вояджер-1" и " Пионер-10" соответственно на конец 2008 года; синяя оболочка указывает предполагаемый размер завершающего скачка уплотнения, в который они вошли, тогда как серое кольцо показывает пояс Койпера . Желтая оболочка указывает расстояние в один световой день от Солнца, а желтая стрелка - весенняя точка . Щелкните изображение для увеличения и ссылок на другие масштабы.
Траектории далеких космических аппаратов от запуска до 2030 года
Вверху: полярный снимок; Внизу: экваториальный вид
График зависимости гелиоцентрической скорости « Вояджера-2 » от расстояния до Солнца, иллюстрирующий использование гравитационного поля для ускорения космического корабля по Юпитеру, Сатурну и Урану и, наконец, его столкновение с Тритоном Нептуна. Помощь гравитации сродни отскоку космического корабля от планеты, но поскольку планета движется, она не просто отскакивает, а толкается планетой, как когда бейсбольный мяч попадает в движущуюся бейсбольную биту.

Ниже представлен список искусственных объектов, покидающих Солнечную систему . Все эти объекты являются космическими зондами и их разгонными блоками, запущенными НАСА .

Из основных космических аппаратов « Вояджер-1» , « Вояджер-2» и « Новые горизонты» все еще функционируют и с ними регулярно связываются по радиосвязи, в то время как « Пионер 10» и « Пионер 11» сейчас заброшены. В дополнение к этим космическим кораблям из Солнечной системы покидают некоторые третьи ступени и разгружаемые массы , если они продолжат движение по своим траекториям.

Эти объекты покидают Солнечную систему, потому что их скорость и направление уводят их от Солнца, а на их расстоянии от Солнца его гравитационное притяжение недостаточно, чтобы вывести эти объекты обратно или на орбиту. Они не невосприимчивы к гравитационному притяжению Солнца и замедляются, но все еще путешествуют со скоростью, превышающей убегающую скорость, чтобы покинуть Солнечную систему и отправиться в межзвездное пространство.

Зонды для исследования планет [ править ]

  • «Пионер-10» - запущен в 1972 году, пролетел мимоЮпитерав 1973 году и движется в направленииАльдебарана(65 световых лет) в созвездииТельца. Контакт был потерян в январе 2003 года, и, по оценкам, он прошел 120астрономических единиц(а.е.; одна а.е. - это примерно среднее расстояние между Землей и Солнцем: 150 миллионов километров (93 миллиона миль)). [1]
  • "Пионер-11" - запущен в 1973 году, пролетел мимо Юпитера в 1974 году иСатурнав 1979 году. Контакт был потерян в ноябре 1995 года, и, по оценкам, он составляет около 100 а. [2] Космический корабль направляется в созвездиеАквилы, к северо-западу от созвездияСтрельца. Если не произойдет инцидент,Pioneer 11пройдет около одной из звезд в созвездии примерно через 4 миллиона лет. [3]
  • "Вояджер-2" - запущен в августе 1977 г., пролетел мимо Юпитера в 1979 г., Сатурна в 1981 г.,Уранав 1986 г. иНептунав 1989 г. Зонд покинулгелиосферувмежзвездное пространство вточке 119 а.е. 5 ноября 2018 г. [4] " Вояджер-2"все еще находится в пути. активный. Она не направляется к какой-либо конкретной звезде, хотя примерно через 40 000 лет она должна пройти 1,7 световых года от звездыРосс 248. [5] Если его нетрогать втечение296 000 лет, он должен пройти мимо звездыСириусна расстоянии 4,3 световых года.
  • "Вояджер-1" - запущен в сентябре 1977 года, пролетел мимо Юпитера в 1979 году и Сатурна в 1980 году, особенно близко приблизившись к спутнику СатурнаТитану. Зонд миновалгелиопаузув 121 а.е. 25 августа 2012 года и вышел вмежзвездное пространство. [6] " Вояджер-1"все еще активен. Он направляется к встрече со звездой AC +79 3888, которая находится на расстоянии 17,6 световых лет от Земли, примерно через 40 000 лет. [7]
  • New Horizons - запущенный в 2006 году, зонд пролетел мимо Юпитера в 2007 году иПлутона14 июля 2015 года. Он пролетел мимообъектапояса Койпера486958 Аррокот1 января 2019 года в рамках Расширенной миссии пояса Койпера (KEM). [8]

Хотя другие зонды были запущены первыми, « Вояджер-1 » достиг более высокой скорости и обогнал все остальные. "Вояджер-1" обогнал " Вояджер-2" через несколько месяцев после запуска, 19 декабря 1977 года. [9] Он обогнал " Пионер-11" в 1983 г. [10], а затем " Пионер-10", который стал самым удаленным от Земли зондом 17 февраля 1998 г. [11].

В зависимости от того, как « аномалия Pioneer » повлияет на это, New Horizons , вероятно, также пройдет испытания Pioneer , но для этого потребуется много лет. Он не обгонит Pioneer 11 до 22 века, не обгонит Pioneer 10 до конца того века и никогда не обгонит Voyager . [10]

Скорость и расстояние от Солнца [ править ]

Таблица ниже составлена, начиная с самого дальнего от Солнца зонда. Для сравнения, среднее расстояние до Плутона (большая полуось) составляет около 40 а.е.

ИмяЗапущенРасстояние ( Австралия )
(по состоянию на 2020 год)		Скорость ( км / с )
Вояджер 11977 г.14817
Пионер 101972 г.12512
Вояджер 21977 г.12315
Пионер 111973 г.10311
Новые горизонты2006 г.4616

Источник: Heavens Above [12] и JPL [13].

Скорость убегания Солнца является функцией расстояния (r) от центра Солнца, определяемого выражением

где произведение G M sun - гелиоцентрический гравитационный параметр . Начальная скорость, необходимая для ухода от Солнца с его поверхности, составляет 618 км / с (1380 000 миль в час), [14] и падает до 42,1 км / с (94 000 миль в час) на расстоянии Земли от Солнца (1 а.е. ) и 4,21 км. / с (9400 миль / ч) на расстоянии 100 AU. [15] [16]

  • Скорость и расстояние "Вояджеров 1" и "2" от Солнца

  • Пионер 10 и 11 скорость и расстояние от Солнца

  • New Horizons: скорость и расстояние от Солнца.

Этапы движения [ править ]

Ракетный двигатель Star-48, подобный тому, который использовался для запуска зонда New Horizons.

Каждый планетарный зонд выводился на траекторию ухода многоступенчатой ​​ракетой , последняя ступень которой заканчивается почти на той же траектории, что и запущенный ею зонд. Поскольку этими ступенями нельзя активно управлять, их траектории теперь отличаются от запускаемых ими зондов (зонды управлялись с помощью небольших двигателей, позволяющих изменять курс). Однако в случаях, когда космический корабль приобрел космическую скорость из-за силы тяжести , ступени могут иметь другой курс, и существует небольшая вероятность того, что они с чем-то столкнулись. Некоторые объекты на гелиоцентрической орбите были повторно идентифицированы с помощью телескопа, поэтому их траектории могут быть подтверждены. Этапы эвакуационной траектории:

  • Третья ступень «Пионер 10» , вариант ТЭ364-4 твердотопливной ракеты « Звезда-37 ». [17]
  • Третья ступень "Вояджер-1" , твердотопливная ракета Star 37E. [18]
  • Третья ступень "Вояджера-2" , твердотопливная ракета Star 37E. [18]
  • Третья ступень New Horizons , ракета на твердом топливе Star 48B , находится на той же траектории выхода из Солнечной системы, что и New Horizons , даже прибывая к Юпитеру за 6 часов до New Horizons . 15 октября 2015 года он прошел орбиту Плутона на расстоянии 213 миллионов километров (более 1 а.е.) от Плутона . [19] [20] Это было через четыре месяца после исследования New Horizons . [21]

Кроме того, два небольших груза « йо-йо» на проводах использовались для уменьшения вращения зонда New Horizons перед его выпуском из ракеты третьей ступени. Как только скорость вращения была снижена, эти массы и провода высвободились, а значит, они также находятся на траектории ухода за пределы Солнечной системы. [22] [23] Ни один из этих объектов не отслеживается (у них нет энергии или радиоантенн, они вращаются неконтролируемо и слишком малы, чтобы их можно было обнаружить), и их точное положение неизвестно за пределами их прогнозируемых траекторий ухода от Солнечной системы.

Считается, что третья ступень " Пионера-11" находится на солнечной орбите, потому что ее столкновение с Юпитером не привело бы к побегу из Солнечной системы. [18] [ необходим лучший источник ] « Пионер-11» набрал необходимую скорость, чтобы покинуть Солнечную систему при его последующем столкновении с Сатурном. [ сомнительно - обсудить ]

На сегодняшний день единственными объектами, которые могут быть запущены непосредственно на траекторию ухода от Солнца, были космический корабль New Horizons , его третья ступень и две массы с обратным вращением. Новые горизонты Кентавр (вторая) стадия не избежать; он находится на гелиоцентрической (солнечной) орбите 2,83 года. [19]

Пионер 10 и 11 , а также Voyager 1 и 2 Centaur (вторая) стадия также находятся в гелиоцентрических орбитах. [23] [24]

Чтобы покинуть Солнечную систему, зонд должен достичь локальной космической скорости . После ухода с Земли космическая скорость Солнца составляет 42,1 км / с. Для достижения этой скорости очень выгодно использовать орбитальную скорость Земли вокруг Солнца, которая составляет 29,78 км / с. Проходя мимо планеты, зонд может набрать дополнительную скорость с помощью гравитации .

19 января 2006 года космический аппарат New Horizons к Плутону был запущен прямо на траекторию ухода от Солнца со скоростью 16,26 км / с (58 536 км / ч; 36 373 миль / ч) с мыса Канаверал с использованием версии Atlas V с 5 SRB AJ-60A. и Common Core Booster , верхняя ступень Centaur и третья ступень Star 48B . [25] New Horizons прошла орбиту Луны всего за девять часов. [26] [27]

Двигательные установки для New Horizons , которые были запущены прямо с Земли со скоростью убегания Солнца: [25]

  • Атлас V , включающий:
    • Common Core Booster (первая ступень)
    • AJ-60A (ремень на ускорители)
    • Кентавр разгонный блок
  • Звезда 48B
  • Новый горизонт " S космических аппаратов подруливающим. [28]
    • 77 кг (170 фунтов) гидразина, питающего четыре двигателя по 4,4 ньютона (1 фунт) и двенадцать двигателей по 0,8 ньютона (около 3 унций) (всего 16 двигателей) [28]

Галерея [ править ]

  • Фотография Voyager 1 / Voyager 2

  • Художественный концепт Pioneer 10 / Pioneer 11

  • Художественная концепция " Пионера 10" возле Юпитера.

  • Художественная концепция " Новых горизонтов", приближающихся к Плутону .

  • Художественная концепция « Новых горизонтов возле Плутона» .

См. Также [ править ]

  • Список искусственных объектов на гелиоцентрической орбите
  • Список искусственных объектов на внеземных поверхностях
  • Умышленные аварийные посадки на внеземные тела
  • Эффект Оберта
  • Межзвездный зонд

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Pioneer 10 Live Position and Data» . TheSkyLive.com . Проверено 11 августа 2019 .
  2. ^ «Pioneer 11 Live Position and Data» . TheSkyLive.com . Проверено 11 августа 2019 .
  3. ^ "Пионерские миссии" . НАСА .
  4. ↑ Гилл, Виктория (10 декабря 2018 г.). «НАСА Voyager 2 зонда„оставляет Солнечной системы “ » . BBC News . Проверено 10 декабря 2018 года .
  5. ^ "Вояджер - Миссия - Межзвездная миссия" . НАСА. 22 июня 2007 . Проверено 14 августа 2013 года .
  6. ↑ Харвуд, Уильям (12 сентября 2013 г.). «Вояджер-1 наконец-то пересекает межзвездное пространство» . CBS News .
  7. Перейти ↑ Wall, Mike (13 сентября 2015 г.). "Межзвездный путешественник: зонд НАСА" Вояджер-1 "на 40 000-летнем пути к далекой звезде" . Проверено 4 июня 2018 .
  8. ^ Браун, Дуэйн (2016-07-01). "New Horizons получает продление миссии до пояса Койпера, рассвет остается на Церере" (пресс-релиз). Вашингтон, округ Колумбия. НАСА . Проверено 6 октября 2016 .
  9. ^ Гебхардт, Крис; Голдадер, Джефф. «Спустя тридцать четыре года после запуска« Вояджер-2 »продолжает исследования» . nasaspaceflight.com . Проверено 15 июля 2015 года .
  10. ^ a b Кранор, Дэвид. «Когда« Вояджеры »миновали пионеров» . Ничего более мощного . Проверено 4 декабря 2017 года .
  11. ^ "Вояджер - Межзвездная миссия" . Лаборатория реактивного движения . НАСА.
  12. ↑ Космический корабль, покидающий Солнечную систему, 2018
  13. ^ «Вояджер - Статус миссии» . Лаборатория реактивного движения . НАСА . Проверено 4 ноября 2019 года .
  14. ^ "Что такое космическая скорость?" . www.qrg.northwestern.edu . Проверено 25 октября 2018 .
  15. ^ "WolframAlpha: скорость убегания Солнца на 100 а.е." .
  16. ^ "WikiHow: Как рассчитать скорость убегания" . Проверено 17 декабря 2018 .
  17. ^ «НАСА - История запуска НАСА Гленна Пионера» . НАСА .
  18. ^ a b c «Ракеты - Где находятся разгонные ступени ступеней« Вояджер »/« Пионер »? - Обмен стеком космических исследований» . stackexchange.com .
  19. ^ a b Стерн, Алан; Го Яньпин (28 октября 2010 г.). "Где же New Horizons Centaur Stage?" . Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса .
  20. ^ "Star 48b Двигатель третьей ступени - Беспилотный Spaceflight.com" . unmannedspaceflight.com .
  21. ↑ Малик, Тарик (26 января 2006 г.). "Заброшенный ускоритель, чтобы пробить зонд Плутона к Юпитеру" . Space.com . Проверено 2 января 2019 .
  22. ^ Пьер Бодуэн. «Новые горизонты» . weebau.com .
  23. ^ a b "Зонды дальнего космоса и другие искусственные объекты за пределами околоземного космоса" . johnstonsarchive.net .
  24. ^ https://usspaceobjectsregistry.state.gov/Lists/SpaceObjects/DispFormaspx?ID=3348.html [ постоянная мертвая ссылка ]
  25. ^ a b Шарф, Калеб А. (25 февраля 2013 г.). "Самый быстрый космический корабль когда-либо?" . Scientific American . Проверено 12 июля 2017 года .
  26. Перейти ↑ Neufeld, Michael (10 июля 2015 г.). «Первая миссия к Плутону: трудное рождение новых горизонтов» . Смитсоновский институт . Проверено 21 апреля 2018 года .
  27. ^ «Новые горизонты: обзор миссии» (PDF) . Международные запуски. Январь 2006. Архивировано из оригинального (PDF) 9 сентября 2016 года . Проверено 21 апреля 2018 года .
  28. ^ а б «Новые горизонты | Системы и компоненты» . pluto.jhuapl.edu . Проверено 11 августа 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Космический корабль покидает Солнечную систему на heavens-above.com
  • НАСА = Объяснение планетарной гравитации помогает
  • Будущие звездные облеты космических аппаратов Voyager и Pioneer определены с помощью Gaia Data Release 2