Painovoimalinko

Wikipedia

Painovoimalingon periaate. Avaruusalus osuu nopeudella v planeetan vetovoimakenttään. Planeetta liikkuu nopeudella U. Aluksen nopeus voi kasvaa jopa kaksinkertaisen planeetan nopauden verran eli 2*U.

Painovoimalinko on jonkin suuren taivaankappaleen vetovoiman käyttämistä avaruusaluksen nopeuden lisäämiseen. Nopeus tulee taivaankappaleen liikenopeudesta. Rata, millä on käytetty painovoimalinkoa, on linkorata. Painovoimalinko lyhentää matka-aikaa ja pienentää raketin polttoaineen tarvetta tai muun työntövoiman käyttöä. Painovoimalingon käyttämine planeettaluotainten lennoilla on nykyään malko tavallista. Esimerkiksi Saturnuksen kiertoradalle saapuneen Cassinin nopeuden lisäämisene käytettiin sekä Venuksen että Jupiterin vetovoimaa ja liikenopeutta. Näin säästettiin polttoainetta Saturnuksen kiertoradalle asettumista varten. Taivaankappaleiden vetovoimaa voi muutenkin käyttää radanmuutoksiin, mm. lennettäessä Kuun ympäri. Käänteisesti painovoimalinkoa voi käyttää sopivissa oloissa myös avaruuslaitteen tai - aluksen nopeuden jarruttamiseen.

[muokkaa] Periaate

Voyager-luotaimet käyttivät Jupiteria painovoimalinkona.

Kun avaruusalus ohittaa taivaankapapleen, vaikkapa planeetan, taivaankappale tavallaan kiskaisee aluksen voimakkaan painovoimakentän alueeseen. Koska planeetta liikkuu, avaruusalus saa planeetan liike-energiaa itseensä ja planeetta menettää hieman liike-energiaansa. Planeetta ja avaruusalus vuorovaikuttavat vetovoiman avulla keskenään. Koska planeetta on huomattavasti avaruusalusta massiivisempi, planeetan vetovoimavaikutus avaruusalukseen on suurempi kuin avatuusaluksen vetovoima planeettaan. Ohittaessaan läheltä planeetan avaruusalus muuttaa hieman suuntaansa. Planeetan vaikutusta aluksen liikkeeseen verrataan monesti tennismailan tennispalloon kohdistamaan vaikutukseen. Jos tennispallo osuu paikoillaan olevaan mailaan, vain pallon suunta muuttuu, ja nopeus vain hieman hidastuu törmäyksen takia. Mutta jos tennismaila liikkuu kyllin nopeasti, mailasta siirtyy palloon liike-energiaa^[1]. Jos halutaan lähettää avaruusluotain vaikkapa Saturnukseen, käytetään painovoimalinkona Jupiteria. Merkuriukseen lennettäessä käytetään Venusta ja Maatakin. Esimerkiksi Saturnuksen lennettäessä tyypillistä rataa, niin sanottua Hohmannin puoliellipsiä pitkin lennettäessä matka vie 6 vuotta, mutta linkorataa lennettäessä noin 3,6 vuotta.Uranukseen lennettäessä kuluu Hohmannin rataa pitkin 16 vuotta, linkorataa 6 vuotta. Vielä enemmän aikaa säästyy Neptunuksen mennessä, jonne Homannin ellipsiä pitkin kestää matka 45 vuotta, mutta samalal polttoaineen käytöllä linkorataa pitkin 8 vuotta^[2].

[muokkaa] Painovoimalinko luonnossa

Painovoimalinko-ilmiö esiintyy myös luonnossa. Jupiter muuttelee vetovoimalalan komeettojen ratoja. Aurinkoa melko läheltä ohittava tähti saattaa syöstä kaukana olevan näkymättömän komeetan sisempään aurinkokuntaan.

Aurinkokunnan synnyn alkuvaiheesa arvellaan kauas ulottuvan Oortin komeettapilven syntyneen jäisten planetesimaalien sinkoutuessa Jupiterin ja muiden jättiläisplaneettojen lähiohitusten avulla ulos sisemmästä Aurinkokunnasta. Tähtijoukoista ja nuorista tähtikasautumista, tähtiassosiaatioista, sinkoutuu ulos tähtiä muiden taivaankappaleiden pois ajamana hyperbeliradoilla. Pitkällä tähtäyksellä painovoimalinko muuttaa niin sanotuilla resonanssiradoilla olevian asteroidien ratoja niin, että niitä voi jopa törmätä Maahan.

[muokkaa] Viitteet

1. ↑ Juhani Westman, Heikki Oja, Kohti tähtiä, ISBN 951-20-1035-6, Gummerus Jyväskylä 1975, sivu 70
2. ↑ Johani Westman, Heikki Oja, Kohti tähtiä, Taulukko 3.1, sivu 45