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ロケットは重力アシストで良くなり続けています

探検する sペース旅行は、重力との闘いとして始まりました。これは、この宇宙の基本的な法則を克服するための入札です。科学者たちは、地球の引っ張りと広大な未知への航海を克服できるように、より大きく、より速いロケットを構築し続けました。しかし、すぐに重力が宇宙探査の最大の共犯者の1つであることが明らかになりました。 50年以上にわたり、このエレメンタルフォースは、太陽系の周りのスリングショット宇宙船を支援し、宇宙ミッションの野望を拡大してきました。 今年1月8日、Bepicolombo Probeは惑星の水銀の周りで6番目の最終的な「重力発光」を実行し、表面から100マイル以内にプローブをもたらしました。これはこれまでで最も低い惑星のフライバイであり、プローブのカメラが不思議な惑星を詳細に撮影できるようにし、ソーラーシステムで最も寒い場所にある可能性のある北極の近くにある恒久的な影の広大な溶岩の平原とクレーターを明らかにしました。そのスリングショットの力は、惑星周辺の最終的な安定した軌道に向かってプローブ上の2つの軌道を推進します。Bepicolombo Probeは、1974年に宇宙船のスリングショットとして重力を使用することを最初に提案したイタリアの数学者でありエンジニアであるGuiseppe“ Bepi” Colomboにちなんで命名されました。水星、スペースプローブが初めて1つのミッションで2つの惑星を探索するのは初めてです。コロンボは、金星の周りの単一のスリングショットがロケットの軌跡を曲げる方法を計算し、ロケットスラスタ燃料をほとんど使用しながら、水銀を複数回飛行できるようにしました。ロケットは最終的に、表面からわずか200マイルの最も近い3つのフライバイを作り、水銀の最初の近視の外観を提供しました。重力アシストは、池の表面に石をスキップすることに例えられることがあります。 広告 Nautilusのメンバーは、広告なしの体験を楽しんでいます。今すぐログインまたは参加してください。 重力アシスト操作としても知られる重力発光撮影により、スペースプローブが速度と方向を根本的に変えることができます。ここの地球上のナビゲーターは、プローブがどこにいる必要があり、いつ惑星の重力引力を利用するかを正確に解決できます。たとえば、惑星が軌道の経路に沿って移動するときに宇宙プローブが後ろから惑星に近づくと、惑星の重力はそれを保持して加速します。しかし、反対方向に近づくプローブは相対速度を失います。重力は厳格な法則に従い、惑星の正確な場所はよく知られているため、これらの遠いナビゲーターは、「火傷」として知られる短いバーストで、プローブのロケットスラスタを発射するときに、重力のスリングショットを導き、確実にすることができます。その長い旅の次の足の宇宙に投げ出されます。時々、池の表面に石をスキップすることに例えられます。たとえば、数百マイルの惑星の上の低高度で行われた重力アシストは、極端な距離、時には数十万マイル離れた極端な距離での重力支援よりも、プローブの軌跡にはるかに大きな変化を与えることができます。また、惑星は絶え間ない予測可能な天の踊りで太陽を周回するため、スペースナビゲーターは、さまざまな周回する体の周りに一連のシングルショットを配置して、プローブの軌跡を注意深く向けることができます。このような重力を利用することは現在、宇宙旅行の定期的な機能であり、Pioneer 11、Voyagers、Plutoへの新しいHorizonsプローブを含む多くの宇宙プローブミッションで使用されており、太陽系を探索する際に貴重なロケットスラスター燃料を保存しています。実際、最近の宇宙ミッションは、重力アシストに依存していません。ほとんどの場合、太陽自体の側面を測定することを目的とするもの、またはそのような援助を必要とせず、太陽と太陽と地球、多くのロボットソーラー天文台の低メンテナンスのたまり場として機能する約100万マイル離れた場所。スペースプローブがロケットスラスタではなく重力のスリングショットに依存する場合、軌道で同じ変化を達成するためにはるかに少ない燃料を運ぶことができます。また、燃料を運ぶことにより、プローブが大きくなり、より科学的な手段がより大きくなる可能性があります。たとえば、Bepicolomboプローブの2つの軌道は、4トンを超える組み合わせの重量を持ち、これが宇宙に送信された最も重いプローブの1つになります。Bepicolombo Missionの欧州宇宙機関オペレーションマネージャーであるSpacecraftエンジニアのIgnacio Clerigo氏は、Bepicolomboの宇宙を通る道はこれまでで最も複雑なものの1つであり、それを可能にするための重力発光の重要性を証明しています。軌道の正確な計算は、昨年、プローブのスラスタがフルパワーを生成できなかったときに迅速にやり直す必要がありました。しかし、Bepicolomboはそれ以来、水星の周りで2つのパンショットを正常に完成させてきました、と彼は言います。 その目標は内側の太陽系の水銀であり、太陽からわずか3500万マイルの水銀ですが、ベピコロンボの航海は少なくとも5億マイル離れた木星のような外側の惑星への宇宙プローブの航海と同じくらい複雑でした。多分もっとそう。水星の太陽の周りの加速軌道は、重要なイベントがはるかに速く発生することを意味します。たとえば、水銀の周りのプローブの最後の2つのスリングショットは互いに数週間で発生しましたが、外側の惑星の周りのスペースプローブのスリングショットは通常、年に1回未満に発生します。彼は言う。 広告 Nautilusのメンバーは、広告なしの体験を楽しんでいます。今すぐログインまたは参加してください。 イタリア国立天体物理学研究所の重力物理学の専門家である物理学者のロベルト・ペロンは、パシュショットが宇宙船の方向と速度の両方を大幅に変えることができると説明しています。しかし、重力に頼るには多くの時間がかかると彼は言います：たとえば、Bepicolomboは6年前にMercuryに打ち上げられ、まだ2年近くの惑星間の旅があります。プローブは、ロケットスラスタを備えた直接転送軌道を使用して、2か月以内に同じ距離をカバーすることができました。それにもかかわらず、ペロンは、今後数年間、重力発電所が広く使用され続けることを期待しています。かつて宇宙旅行の最大の敵である重力は大切な友人になりました。 ESA/Jaxa Bepicolomboミッションのリード画像。左から右; MercuryのShadody North Poleは、M-Cam 1、MercuryのSunlit NorthがM-Cam 1、Lava、Debrisが水銀の表面を明るくしていることによって明らかになりました。 広告 Nautilusのメンバーは、広告なしの体験を楽しんでいます。今すぐログインまたは参加してください。 トム・メトカーフ 投稿しました 2025年1月28日 トム・メトカーフはロンドンに拠点を置く科学ジャーナリストであり、主に空間、エネルギー、考古学、地球、海洋について書いています。彼は書いた Scientific American、National Geographic、>、NBC News、>、 その他。 Nautilusのニュースレターを入手してください…