Список искусственных объектов, покидающих Солнечную систему - List of artificial objects leaving the Solar System

Красная и зеленая стрелки указывают положение Вояджер 1 и Пионер 10 соответственно в конце 2008 г .; синяя оболочка указывает предполагаемый размер завершающий шок они вошли, тогда как серое кольцо показывает Пояс Койпера. Желтая оболочка указывает на один световой день расстояние 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
Участок Вояджер 2Гелиоцентрическая скорость относительно расстояния от Солнца, иллюстрирующая использование силы тяжести 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 приводится список искусственных объектов оставив Солнечная система. Все эти объекты являются космическими зондами и их разгонными блоками, запущенными НАСА.

Главного космического корабля, Вояджер 1, Вояджер 2, и Новые горизонты все еще функционируют и с ними регулярно связываются по радиосвязи, а Пионер 10 и Пионер 11 сейчас заброшены. Помимо этих космических аппаратов, еще несколько третьих ступеней и раскручивающиеся веса покидают Солнечную систему, предполагая, что они продолжают свои траектории.

Эти объекты уход Солнечная система, потому что их скорость и направление уводят их от Солнца, а на их расстоянии от Солнца ее гравитационное притяжение недостаточно, чтобы вывести эти объекты обратно или на орбиту. Они не невосприимчивы к гравитационному притяжению Солнца и замедляются, но по-прежнему путешествуют с превышением скорость убегания покинуть Солнечную систему и отправиться в межзвездное пространство.

Зонды для исследования планет

  • Пионер 10 - спущен на воду в 1972 г., пролетел мимо Юпитер в 1973 году и движется в направлении Альдебаран (65 световых лет от нас) в созвездии Телец. Контакт был потерян в январе 2003 года, и, по оценкам, прошло 120 Астрономические единицы (AU; одна AU - это примерно среднее расстояние между Землей и Солнцем: 150 миллионов километров (93 миллиона миль)).[1]
  • Пионер 11 - спущен на воду в 1973 г., пролетел мимо Юпитера в 1974 г. и Сатурн в 1979 году. Контакт был потерян в ноябре 1995 года, и, по оценкам, он составляет около 100 а.е.[2] Космический корабль направляется к созвездию Aquila, к северо-западу от созвездия Стрелец. За исключением инцидента, Пионер 11 пройдет 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., Уран в 1986 г. и Нептун в 1989 году. Зонд покинул гелиосфера за межзвездное пространство в 119 AU 5 ноября 2018 г.[4] Вояджер 2 все еще активен. Он не направляется к какой-либо конкретной звезде, хотя примерно через 40 000 лет он должен пройти 1,7 световых года от звезды. Росс 248.[5] Если не беспокоить 296000 лет, он должен пройти мимо звезды Сириус на расстоянии 4,3 световых года.
  • Вояджер 1 - запущен в сентябре 1977 г., пролетел мимо Юпитера в 1979 г. и Сатурна в 1980 г., особенно близко подошел к спутнику Сатурна. Титан. Зонд прошел гелиопауза в 121 AU 25 августа 2012 г. межзвездное 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]
  • Новые горизонты - запущен в 2006 г., в 2007 г. пролетел мимо Юпитера и Плутон 14 июля 2015 года. Он пролетел мимо Пояс Койпера объект 486958 Аррокот 1 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 всех остальных. Вояджер 1 догнал Вояджер 2 через несколько месяцев после запуска, 19 декабря 1977 г.[9] Он догнал Пионер 11 в 1983 г.[10] а потом Пионер 10- становится наиболее удаленным от Земли зондом - 17 февраля 1998 г.[11]

В зависимости от того, как "Пионер аномалия "влияет на это, Новые горизонты также, вероятно, пройдет Пионер зонды, но на это потребуется много лет. Не догонит Пионер 11 до 22 века не догонит Пионер 10 до конца того века и никогда не догонит Путешественники.[10]

Скорость и расстояние от Солнца

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

ИмяЗапущенРасстояние (AU )
(по состоянию на 2020 год)		Скорость (км / с )
Вояджер 1197714817
Пионер 10197212512
Вояджер 2197712315
Пионер 11197310311
Новые горизонты20064616

Источник: Heavens Above[12] и JPL[13]

Солнечная скорость убегания является функцией расстояния (r) от центра Солнца, задаваемого формулой

где продукт грамм Mсолнце гелиоцентрический гравитационный параметр. Начальная скорость, необходимая для ухода от Солнца с его поверхности, составляет 618 км / с (1,380,000 миль в час),[14] и падает до 42,1 км / с (94000 миль в час) на расстоянии от Земли от Солнца (1 AU ) и 4,21 км / с (9400 миль / ч) на расстоянии 100 а.е.[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.

Ступени движения

Ракетный двигатель Star-48, подобный тому, который использовался для запуска Новые горизонты зонд

Каждый планетарный зонд выводился на траекторию ухода с помощью многоступенчатая ракета, последняя ступень которого заканчивается почти по 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, которые позволяют изменять курс). Однако в тех случаях, когда космический корабль приобрел убегающую скорость из-за помощь гравитации, этапы могут не иметь схожего курса и есть небольшая вероятность, 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:

  • Пионер 10 третья ступень, вариант TE364-4 Звезда-37 твердотопливная ракета.[17]
  • Вояджер-1 третий этап, твердотопливная ракета Star 37E.[18]
  • Вояджер 2 третий этап, твердотопливная ракета Star 37E.[18]
  • Третий этап New Horizons, а Звезда 48B твердотопливная ракета находится на той же траектории ухода из Солнечной системы, что и Новые горизонты, даже прибыв к Юпитеру на 6 часов раньше Новые горизонты. 15 октября 2015 г. он прошел орбиту Плутона на расстоянии 213 миллионов километров (более 1 а.е.) от Плутон.[19][20] Это было через четыре месяца после Новые горизонты зонд сделал.[21]

Кроме того, два небольших йо-йо де-спин веса на проводах использовались, чтобы уменьшить вращение Новые горизонты зонд до его выхода 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 бесконтрольно вращаются и слишком малы, чтобы их можно было обнаружить), и их точное положение неизвестно за пределами их предполагаемых траекторий ухода от Солнечной системы.

Третий этап Пионер 11 считается, что он находится на солнечной орбите, потому что его столкновение с Юпитером не привело бы к побегу из Солнечной системы.[18][нужен лучший источник ] Пионер 11 получил необходимый скорость чтобы сбежать из Солнечной системы при ее последующем столкновении с Сатурном.[сомнительный – обсуждать]

На сегодняшний день единственными объектами, которые можно было запустить прямо на траекторию ухода от Солнца, были Новые горизонты космический корабль, его третья ступень и две массы, которые не вращаются. В Новые горизонты Кентавр (вторая) стадия не убегает; он находится на гелиоцентрической (солнечной) орбите 2,83 года.[19]

В Пионер 10 и 11, и Вояджер 1 и 2 Кентавр (вторая) ступень также находится на гелиоцентрических орбитах.[23][24]

Чтобы покинуть Солнечную систему, зонд должен достичь местного скорость убегания. 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 помощь гравитации.

19 января 2006 г. Новые горизонты космический корабль к Плутону был запущен прямо на траекторию ухода от Солнца со скоростью 16,26 км / ч (58 536 км / ч; 36 373 миль / ч) с мыса Канаверал с использованием версии Atlas V с 5 из AJ-60A ОПП и Common Core Booster, Кентавр верхняя ступень, и Звезда 48B третий этап.[25] Новые горизонты прошел орбиту Луны всего за девять часов.[26][27]

Двигательные установки для Новые горизонты, который был запущен непосредственно со скоростью убегания Солнца с Земли:[25]

  • Атлас V, включающий:
  • Звезда 48B
  • Новый горизонт'двигатели космических кораблей.[28]
    • 77 кг (170 фунтов) гидразина, питающего четыре двигателя мощностью 4,4 ньютона (1 фунт) и двенадцать двигателей по 0,8 ньютона (около 3 унций) (всего 16 двигателей)[28]

Галерея

  • Фотография Вояджер 1 / Вояджер 2

  • Художественная концепция Пионер 10 / Пионер 11

  • Художественная концепция Пионер 10 возле Юпитера

  • Художественная концепция Новые горизонты приближающийся Плутон.

  • Художественная концепция Новые горизонты возле Плутон.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Pioneer 10 Live Position and Data". TheSkyLive.com. Получено 2019-08-11.
  2. ^ "Pioneer 11 Live Position and Data". TheSkyLive.com. Получено 2019-08-11.
  3. ^ "Пионерские миссии". НАСА.
  4. ^ Гилл, Виктория (10 декабря 2018 г.). "Зонд НАСА" Вояджер-2 "покидает Солнечную систему'". Новости BBC. Получено 10 декабря, 2018.
  5. ^ "Вояджер - Миссия - Межзвездная миссия". НАСА. 22 июня 2007 г.. Получено 14 августа, 2013.
  6. ^ Харвуд, Уильям (12 сентября 2013 г.). «Вояджер-1 наконец-то пересекает межзвездное пространство». CBS Новости.
  7. ^ Уолл, Майк (13 сентября 2015 г.). "Межзвездный путешественник: зонд НАСА" Вояджер-1 "на 40 000-летнем пути к далекой звезде". Получено 4 июн 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. Получено 2016-10-06.
  9. ^ Гебхардт, Крис; Голдадер, Джефф. «Спустя тридцать четыре года после запуска« Вояджер-2 »продолжает исследования». nasaspaceflight.com. Получено 15 июля 2015.
  10. ^ а б Кранор, Дэвид. «Когда« Вояджеры »обогнали пионеров». Ничего более мощного. Получено 4 декабря 2017.
  11. ^ "Вояджер - Межзвездная миссия". Лаборатория реактивного движения. НАСА.
  12. ^ Космический корабль покидает Солнечную систему, 2018
  13. ^ "Вояджер - Статус миссии". Лаборатория реактивного движения. НАСА. Получено 4 ноября, 2019.
  14. ^ "Что такое космическая скорость?". www.qrg.northwestern.edu. Получено 2018-10-25.
  15. ^ "WolframAlpha: космическая скорость Солнца на 100 а.е.".
  16. ^ "WikiHow: Как рассчитать скорость убегания". Получено 2018-12-17.
  17. ^ "НАСА - История запуска НАСА Гленна Пионера". НАСА.
  18. ^ а б c "ракеты - Где разгонные ступени ступеней" Вояджер "/" Пионер "? - Обмен стеками по исследованию космоса". stackexchange.com.
  19. ^ а б Стерн, Алан; Го Яньпин (28 октября 2010 г.). "Где же New Horizons Centaur Stage?". Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса.
  20. ^ "Мотор третьей ступени Star 48b - Беспилотный Spaceflight.com". unmannedspaceflight.com.
  21. ^ Малик, Тарик (26 января 2006 г.). "Заброшенный ускоритель, который пробьет зонд Плутона до Юпитера". Space.com. Получено 2 января 2019.
  22. ^ Пьер Бодуэн. "Новые горизонты". weebau.com.
  23. ^ а б «Зонды дальнего космоса и другие искусственные объекты за пределами околоземного космического пространства». johnstonsarchive.net.
  24. ^ https://usspaceobjectsregistry.state.gov/Lists/SpaceObjects/DispFormaspx?ID=3348.html[постоянная мертвая ссылка ]
  25. ^ а б Шарф, Калеб А. (25 февраля 2013 г.). "Самый быстрый космический корабль когда-либо?". Scientific American. Получено 12 июля, 2017.
  26. ^ Нойфельд, Майкл (10 июля 2015 г.). "Первая миссия к Плутону: трудное рождение новых горизонтов". Смитсоновский институт. Получено 21 апреля, 2018.
  27. ^ «Новые горизонты: обзор миссии» (PDF). Международные запуски. Январь 2006 г. Архивировано с оригинал (PDF) 9 сентября 2016 г.. Получено 21 апреля, 2018.
  28. ^ а б «Новые горизонты | Системы и компоненты». pluto.jhuapl.edu. Получено 2019-08-11.

внешняя ссылка