ما هي مناورة الجاذبية؟ كيف تعمل


هناك طريقة أخرى لتسريع جسم ما بسرعة قريبة من سرعة الضوء - وهي استخدام "تأثير الرافعة". عند إرسال مجسات فضائية إلى كواكب أخرى، تجبرهم وكالة ناسا أحيانًا على المناورة حول كوكب مجاور من أجل استخدام "". تأثير حبال" لزيادة تسريع الجهاز. هذه هي الطريقة التي توفر بها ناسا وقود الصواريخ الثمين. هكذا تمكنت فوييجر 2 من الطيران إلى نبتون، الذي يقع مداره على حافة النظام الشمسي.

لقد طرح فريمان دايسون، عالم الفيزياء من برينستون، اقتراحًا مثيرًا للاهتمام. إذا تمكنت البشرية يومًا ما في المستقبل البعيد من اكتشاف نجمين نيوترونيين في الفضاء، يدوران حول مركز مشترك بسرعة عالية، فيمكن لسفينة أرضية تحلق على مسافة قريبة جدًا من أحد هذين النجمين أن تكتسب سرعة بسبب مناورة الجاذبية. تعادل ثلث سرعة الضوء تقريبًا. ونتيجة لذلك، ستتسارع السفينة إلى سرعات قريبة من الضوء بسبب الجاذبية. من الناحية النظرية، يمكن أن يحدث هذا.

لكن في الواقع، لن تنجح هذه الطريقة في التسارع باستخدام الجاذبية. (يقول قانون الحفاظ على الطاقة أن العربة الموجودة على السفينة الدوارة، والتي تتسارع عند الهبوط وتتباطأ عند الصعود، تنتهي في الأعلى بنفس السرعة التي كانت عليها في البداية تمامًا - لا تحدث زيادة في الطاقة. بنفس الطريقة، عند الدوران حول الشمس الثابتة، سننتهي بنفس السرعة التي بدأنا بها المناورة.) يمكن لطريقة دايسون مع نجمين نيوترونيين أن تنجح، من حيث المبدأ، ولكن فقط لأن النجوم النيوترونية تتحرك بسرعة. تتلقى المركبة الفضائية التي تستخدم مناورة الجاذبية زيادة في الطاقة بسبب حركة كوكب أو نجم. إذا كانوا بلا حراك، فإن مثل هذه المناورة لن تفعل شيئا.

واقتراح دايسون، على الرغم من أنه قد ينجح، إلا أنه لن يفعل شيئًا لمساعدة علماء الأرض اليوم - ففي نهاية المطاف، من أجل زيارة الكوكب الذي يدور بسرعة النجوم النيوترونية، ستحتاج أولاً إلى بناء مركبة فضائية.

من البندقية إلى السماء

هناك طريقة ذكية أخرى لإطلاق سفينة إلى الفضاء وتسريعها إلى سرعات رائعة وهي إطلاق النار عليها من "بندقية" كهرومغناطيسية مثبتة على السكك الحديدية، والتي تم وصفها في أعمال آرثر كلارك وغيره من مؤلفي الخيال العلمي. يتم حاليًا دراسة المشروع بجدية كجزء محتمل من درع الدفاع الصاروخي لحرب النجوم.

الطريقة هي بدلا من ذلك وقود الصواريخأو البارود، استخدم الكهرومغناطيسية لتسريع الصاروخ إلى سرعات عالية.

في أبسط أشكاله، يتكون المسدس السككي من سلكين أو قضبان متوازية؛ الصاروخ، أو الصاروخ، "يجلس" على كلا القضبان، ليشكل تكوينًا على شكل حرف U. عرف مايكل فاراداي أيضًا أن القوة تؤثر على إطار به تيار كهربائي في مجال مغناطيسي. (بشكل عام، تعمل جميع المحركات الكهربائية وفقًا لهذا المبدأ.) إذا مررت عبر القضبان والمقذوف كهرباءبقوة ملايين الأمبيرات، سينشأ مجال مغناطيسي قوي للغاية حول النظام بأكمله، والذي بدوره سيقود المقذوف على طول القضبان، ويسرعه إلى سرعة هائلة ويرميه في الفضاء من نهاية نظام السكة .

أثناء الاختبار، نجحت مدافع السكك الحديدية الكهرومغناطيسية في إطلاق الأجسام المعدنية بسرعات هائلة، مما أدى إلى تسريعها على مسافة قصيرة جدًا. الأمر الرائع هو أنه، من الناحية النظرية، يمكن لمدفع السكك الحديدية العادي إطلاق مقذوف معدني بسرعة 8 كم / ثانية؛ وهذا يكفي لوضعه في مدار أرضي منخفض. من حيث المبدأ، يمكن استبدال أسطول الصواريخ التابع لناسا بالكامل بمدافع سكك حديدية يمكنها إطلاق الحمولات مباشرة من سطح الأرض إلى مدارها.

يتمتع المدفع الكهرومغناطيسي بمزايا كبيرة مقارنة بالمدافع والصواريخ الكيميائية. عند إطلاق النار من مسدس، فإن السرعة القصوى التي يمكن للغازات المتوسعة أن تدفع بها الرصاصة خارج السبطانة تكون محدودة بسرعة موجة الصدمة. أطلق جول بيرن، في الرواية الكلاسيكية من الأرض إلى القمر، مقذوفًا يحمل رواد فضاء إلى القمر باستخدام البارود، ولكن في الواقع ليس من الصعب حساب أن السرعة القصوى التي يمكن أن تنقلها شحنة البارود إلى المقذوف هي عدة مرات أقل من السرعة المطلوبة للطيران إلى القمر. لا يستخدم المدفع الكهرومغناطيسي التمدد الانفجاري للغازات وبالتالي لا يعتمد بأي شكل من الأشكال على سرعة انتشار موجة الصدمة.

ولكن بندقية السكك الحديدية لديها مشاكلها الخاصة. تتسارع الأجسام الموجودة عليه بسرعة كبيرة لدرجة أنها تميل إلى التسطح بسبب الاصطدام بالهواء. تتشوه الحمولة بشدة عند إطلاقها من فوهة المدفع السكة، لأنه عندما تصطدم القذيفة بالهواء، يبدو الأمر كما لو أنها اصطدمت بجدار من الطوب. بالإضافة إلى ذلك، أثناء التسارع، يتعرض المقذوف لتسارع هائل، والذي في حد ذاته يمكن أن يشوه الحمل بشكل كبير. يجب استبدال القضبان بانتظام، حيث أن القذيفة تشوهها أيضًا عند التحرك. علاوة على ذلك، فإن الحمولة الزائدة في مدفع السكك الحديدية قاتلة للناس؛ إن عظام الإنسان ببساطة لا تستطيع تحمل مثل هذا التسارع وسوف تنهار.

أحد الحلول هو تركيب مدفع حديدي على القمر. وهناك، خارج الغلاف الجوي للأرض، سيكون المقذوف قادرًا على التسارع دون عوائق في فراغ الفضاء الخارجي. ولكن حتى على القمر، سيتعرض المقذوف لأحمال زائدة هائلة أثناء التسارع، مما قد يؤدي إلى إتلاف الحمولة وتشويهها. بمعنى ما، فإن المدفع الكهرومغناطيسي هو عكس شراع الليزر، الذي يكتسب السرعة تدريجيًا بمرور الوقت. يتم تحديد حدود المدفع الكهرومغناطيسي على وجه التحديد من خلال حقيقة أنه ينقل طاقة هائلة إلى الجسم على مسافة قصيرة وفي وقت قصير.

سيكون بناء مدفع السكك الحديدية القادر على إطلاق مركبة نحو النجوم الأقرب أمرًا مكلفًا للغاية. وبالتالي، يتضمن أحد المشاريع بناء مدفع سكة ​​حديد في الفضاء الخارجي يبلغ طوله ثلثي المسافة من الأرض إلى الشمس. يقوم هذا المدفع بتخزين الطاقة الشمسية ومن ثم صرفها كلها مرة واحدة، مما يؤدي إلى تسريع حمولة عشرة أطنان إلى سرعة تعادل ثلث سرعة الضوء. في هذه الحالة، ستواجه "القذيفة" حمولة زائدة قدرها 5000 جرام. وبطبيعة الحال، فإن السفن الروبوتية الأكثر مرونة هي وحدها القادرة على "النجاة" من مثل هذا الإطلاق.


تعتبر المركبة الفضائية فوييجر أبعد جسم من صنع الإنسان عن الأرض. لقد اندفع عبر الفضاء لمدة 40 عامًا، بعد أن أكمل منذ فترة طويلة هدفه الرئيسي - دراسة كوكب المشتري وزحل. صور الكواكب البعيدة للنظام الشمسي الشهيرةباهت أزرق نقطةو"Family Photo"، وهو قرص ذهبي يحتوي على معلومات حول الأرض - كل هذه صفحات مجيدة في تاريخ Voyager والملاحة الفضائية العالمية. لكننا اليوم لن نغني تراتيل الجهاز الشهير، ولكننا سنقوم بتحليل إحدى التقنيات التي بدونها لم تكن الرحلة التي استمرت أربعين عامًا لتتم. لقاء: صاحب الجلالة مناورة الجاذبية.

تفاعل الجاذبية، وهو الأقل دراسةً من بين التفاعلات الأربعة، يحدد المسار لجميع رواد الفضاء. إحدى بنود النفقات الرئيسية عند إطلاق مركبة فضائية هي تكلفة القوى اللازمة للتغلب على مجال الجاذبية الأرضية. وكل جرام من الحمولة على متن مركبة فضائية هو وقود إضافي في الصاروخ. اتضح أن هناك مفارقة: لكي تأخذ المزيد، فأنت بحاجة إلى المزيد من الوقود، والذي يزن أيضًا. وهذا هو، لزيادة الكتلة، تحتاج إلى زيادة الكتلة. وبطبيعة الحال، هذه صورة عامة جدا. في الواقع، تسمح لك الحسابات الدقيقة بأخذ الحمل المطلوب وزيادته حسب الضرورة. لكن الجاذبية، كما قال شيلدون كوبر، لا تزال بلا قلب.

كما يحدث في كثير من الأحيان، في أي ظاهرة هناك طبيعة مزدوجة. الأمر نفسه ينطبق على العلاقة بين الجاذبية والملاحة الفضائية. تمكن الإنسان من استخدام جاذبية الكواكب لصالح رحلاته الفضائية، ونتيجة لذلك، ظلت فوييجر تحرث الفضاء بين النجوم لمدة أربعين عامًا دون إهدار الوقود.

ومن غير المعروف من هو أول من طرح فكرة مناورة الجاذبية. إذا فكرت في الأمر، يمكنك العودة إلى علماء الفلك الأوائل في مصر وبابل، الذين شاهدوا، في الليالي الجنوبية المرصعة بالنجوم، كيف غيرت المذنبات مسارها وسرعتها أثناء مرورها بالكواكب.

جاءت أول فكرة رسمية عن مناورة الجاذبية من شفاه فريدريش أرتوروفيتش زاندر ويوري فاسيليفيتش كوندراتيوك في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين، في عصر رواد الفضاء النظريين. يوري فاسيليفيتش كوندراتيوك (الاسم الحقيقي ألكسندر إيفانوفيتش شارجي) هو مهندس وعالم سوفياتي بارز، ابتكر بنفسه، بشكل مستقل عن تسيولكوفسكي، تصميمات صاروخ يستخدم وقود الأكسجين والهيدروجين، واقترح استخدام الغلاف الجوي للكوكب للفرملة، وطور تصميمًا لصاروخ يستخدم وقود الهيدروجين والأكسجين. مركبة الهبوط للهبوط على جرم سماوي، والتي استخدمتها ناسا لاحقًا في المهمة القمرية. فريدريش زاندر هو أحد هؤلاء الأشخاص الذين وقفوا في أصول رواد الفضاء الروس. كان عضوًا، وترأس في بعض السنوات، GIRD - مجموعة دراسة دفع الصواريخ، وهي مجموعة من المهندسين المتحمسين الذين قاموا ببناء النماذج الأولية للصواريخ التي تعمل بالوقود السائل. نظرًا للغياب التام لأي مصلحة مادية، تم أحيانًا فك رموز GIRD على سبيل المزاح على أنها مجموعة المهندسين الذين يعملون مجانًا.

يوري فاسيليفيتش كوندراتيوك
المصدر: wikimedia.org

لقد مرت حوالي خمسين عامًا بين المقترحات التي قدمها كوندراتيوك وزاندر والتنفيذ العملي لمناورة الجاذبية. ليس من الممكن تحديد الجهاز الأول الذي تم تسريعه بواسطة الجاذبية بدقة - يدعي الأمريكيون أنه كان مارينر 10 في عام 1974. نقول إنها لونا 3 في عام 1959. هذه مسألة تاريخ، لكن ما هي مناورة الجاذبية؟

جوهر مناورة الجاذبية

تخيل دائريًا عاديًا في ساحة منزل عادي. ثم قم بتدويرها ذهنيًا بسرعة x كيلومتر في الساعة. ثم خذ كرة مطاطية في يدك وارميها في العجلة الدوارة بسرعة حوالي 10 كيلومترات في الساعة. مجرد مشاهدة رأسك! وماذا نحصل في النهاية؟

ومن المهم أن نفهم هنا أن السرعة الإجمالية لن يتم تحديدها بشكل مطلق، بل بالنسبة إلى نقطة المراقبة. من الدوّارة، ومن موقعك أيضًا، سترتد الكرة عن الدوّارة بسرعة x+y - إجمالي الدوّارة والكرة. وهكذا، ينقل الكاروسيل جزءًا من طاقته الحركية (أو بالأحرى الزخم) إلى الكرة، وبالتالي يسرعها. علاوة على ذلك، فإن كمية الطاقة المفقودة من الكاروسيل تساوي كمية الطاقة المنقولة إلى الكرة. ولكن نظرًا لأن الكاروسيل كبير الحجم ومن الحديد الزهر، والكرة صغيرة ومطاطية، فإن الكرة تطير بسرعة عالية إلى الجانب، ولا يتباطأ الكاروسيل إلا قليلاً.

الآن دعنا ننقل الوضع إلى الفضاء. تخيل كوكب المشتري العادي في النظام الشمسي العادي. ثم استرخِ عقليًا... على الرغم من أنك لست بحاجة إلى القيام بذلك. فقط تخيل كوكب المشتري. تحلق مركبة فضائية بجواره وتغير مساره وسرعته تحت تأثير العملاق. يمكن وصف هذا التغيير بأنه قطع زائد - حيث تزداد السرعة أولاً عندما تقترب، ثم تتناقص كلما ابتعدت. من وجهة نظر المقيم المحتمل لكوكب المشتري، لدينا سفينة فضائيةعاد إلى سرعته الأصلية بمجرد تغيير الاتجاه. لكننا نعلم أن الكواكب تدور حول الشمس، وحتى بسرعة عالية. كوكب المشتري، على سبيل المثال، بسرعة 13 كم/ثانية. وعندما يمر الجهاز، يمسكه المشتري بجاذبيته ويحمله معه، ويدفعه إلى الأمام سرعة أعلىمما كان عليه من قبل! هذا إذا حلقت خلف الكوكب بالنسبة لاتجاه حركته حول الشمس. إذا طرت أمامه، ستنخفض السرعة تبعًا لذلك.

مناورة الجاذبية. المصدر: wikimedia.org

هذا النمط يذكرنا برمي الحجارة من القاذفة. ولذلك، فإن الاسم الآخر للمناورة هو "مقلاع الجاذبية". كلما زادت سرعة الكوكب وكتلته، زادت قدرتك على التسارع أو التباطؤ في مواجهة مجال جاذبيته. هناك أيضًا خدعة صغيرة - ما يسمى بتأثير Orbet.

تم تسمية هذا التأثير على اسم هيرمان أوربيت، ويمكن وصفه بعبارات عامة جدًا على النحو التالي: يقوم المحرك النفاث الذي يتحرك بسرعة عالية بعمل أكثر فائدة من نفس المحرك الذي يتحرك ببطء. وهذا يعني أن محرك المركبة الفضائية سيكون أكثر كفاءة عند النقطة "الأدنى" من المسار، حيث ستجذبه الجاذبية أكثر. عند تشغيله في هذه اللحظة، سيتلقى دافعًا أكبر بكثير من الوقود المحترق مما قد يتلقاه بعيدًا عن الأجسام الجاذبة.

وبجمع كل هذا معًا، يمكننا الحصول على تسارع جيد جدًا. كوكب المشتري، على سبيل المثال، بسرعته البالغة 13 كم/ثانية يمكنه، نظريًا، تسريع السفينة بمقدار 42.7 كم/ثانية، وزحل بمقدار 25 كم/ثانية، والكواكب الأصغر، الأرض والزهرة، بمقدار 7-8 كم/ثانية. . هنا يتحول الخيال على الفور: ماذا سيحدث إذا أطلقنا جهازًا نظريًا مقاومًا للحريق نحو الشمس وابتعدنا عنها بسرعة؟ في الواقع، هذا ممكن لأن الشمس تدور حول مركز الكتلة. لكن دعونا نفكر على نطاق أوسع - ماذا سيحدث إذا حلقت بالقرب من نجم نيوتروني، كما طار بطل ماكونهي بالقرب من جارجانتوا (ثقب أسود) في فيلم Interstellar؟ سيكون هناك تسارع يقارب 1/3 سرعة الضوء. لذا، إذا كانت لدينا سفينة مناسبة ونجم نيوتروني تحت تصرفنا، فيمكن لمثل هذا المنجنيق أن يطلق سفينة إلى منطقة بروكسيما سنتوري خلال 12 عامًا فقط. ولكن هذا لا يزال مجرد خيال جامح.

مناورات فوييجر

عندما قلت في بداية المقال أننا لن نغني ترانيم لـ Voyager، كنت أكذب. إن الجهاز الأسرع والأبعد للبشرية، والذي يحتفل أيضًا بمرور 40 عامًا هذا العام، يجب أن توافق على ذلك، يستحق الذكر.

أصبحت فكرة الذهاب إلى الكواكب البعيدة ممكنة بفضل مناورات الجاذبية. سيكون من غير العدل أن نذكر مايكل مينوفيتش، طالب الدراسات العليا بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس آنذاك، الذي قام بحساب تأثيرات مقلاع الجاذبية وأقنع أساتذة مختبر الدفع النفاث أنه حتى مع التكنولوجيا المتاحة في الستينيات، كان من الممكن الطيران إلى كواكب بعيدة.

صورة فوياجر لكوكب المشتري

والأرض والمريخ وحتى القمر.

الجوهر المادي للعملية

دعونا نفكر في مسار مركبة فضائية تحلق بالقرب من جرم سماوي كبير، على سبيل المثال، كوكب المشتري. في التقريب الأولي، يمكننا إهمال تأثير قوى الجاذبية من الأجرام السماوية الأخرى على المركبة الفضائية.

تم استخدام مزيج معقد من مناورات الجاذبية بواسطة المركبة الفضائية كاسيني (للتسريع، استخدم الجهاز مجال الجاذبية لثلاثة كواكب - الزهرة (مرتين)، والأرض والمشتري) وروزيتا (أربع مناورات جاذبية بالقرب من الأرض والمريخ).

في الفن

يمكن العثور على وصف فني لمثل هذه المناورة في رواية الخيال العلمي "2010: أوديسي 2" للكاتب أ. كلارك.

في فيلم الخيال العلمي Interstellar، لا تمتلك محطة Endurance المدارية الوقود الكافي للوصول إلى الكوكب الثالث، الواقع بجوار الثقب الأسود Gargantua (سمي على اسم العملاق الأدبي الشره). الشخصية الرئيسيةيتخذ كوبر خطوة محفوفة بالمخاطر: يجب أن تمر قدرة التحمل بالقرب من أفق حدث جارجانتوا، مما يمنح المحطة تسارعًا بسبب جاذبية الثقب الأسود.

في رواية الخيال العلمي "المريخي" والفيلم الذي يحمل نفس الاسم، باستخدام مناورة الجاذبية حول الأرض، يقوم الفريق بتسريع سفينة هيرميس للقيام برحلة ثانية إلى المريخ.

أنظر أيضا

اكتب مراجعة عن مقال "مناورة الجاذبية"

ملحوظات

روابط

  • // crydee.sai.msu.ru
  • (حسابات الملاحة لمحاكاة الفضاء Orbiter، تسمح لك بحساب مناورات الجاذبية، من بين أشياء أخرى)
  • // novosti-kosmonavtiki.ru
مدارات

أنواع

أساسي

خيارات

مقتطف يميز مناورة الجاذبية

- يا إلهي!
- لماذا تتدافعين، هل النار عنك وحدك أم ماذا؟ ترى...لقد انهار.
ومن خلف الصمت المطبق سمع شخير بعض الذين ناموا. استدار الباقون ودفئوا أنفسهم، وتحدثوا مع بعضهم البعض من حين لآخر. سُمعت ضحكة ودودة ومبهجة من النار البعيدة، على بعد حوالي مائة خطوة.
قال أحد الجنود: "انظر، إنهم يزأرون في السرية الخامسة". - ويا له من شغف بالناس!
نهض أحد الجنود وذهب إلى السرية الخامسة.
قال وهو يعود: "إنه ضحك". - وصل اثنان من الحراس. أحدهما متجمد تمامًا والآخر شجاع جدًا، اللعنة! يتم تشغيل الأغاني.
- أوه أوه؟ اذهب وألق نظرة... - توجه العديد من الجنود نحو السرية الخامسة.

الشركة الخامسة وقفت بالقرب من الغابة نفسها. اشتعلت نار ضخمة وسط الثلج، وأضاءت أغصان الأشجار المثقلة بالصقيع.
وفي منتصف الليل سمع جنود السرية الخامسة خطى في الثلج وطحن أغصان في الغابة.
قال أحد الجنود: "يا شباب، إنها ساحرة". رفع الجميع رؤوسهم، واستمعوا، ومن الغابة، إلى ضوء النار الساطع، خرج شخصان بشريان يرتديان ملابس غريبة، ممسكين ببعضهما البعض.
كان هذان فرنسيان يختبئان في الغابة. قالوا بصوت أجش شيئًا غير مفهوم للجنود ، واقتربوا من النار. كان أحدهم أطول، ويرتدي قبعة ضابط، وبدا ضعيفًا تمامًا. عندما اقترب من النار، أراد الجلوس، لكنه سقط على الأرض. وكان الجندي الآخر، الصغير، ممتلئ الجسم، الذي يلف وشاحًا حول خديه، أقوى. رفع رفيقه وأشار إلى فمه وقال شيئًا. حاصر الجنود الفرنسيين، وفرشوا معطفًا للمريض، وأحضروا لهم العصيدة والفودكا.
وكان الضابط الفرنسي الضعيف رامبال. كان مربوطًا بوشاح هو موريل المنظم.
عندما شرب موريل الفودكا وأنهى قدرًا من العصيدة، أصبح فجأة مبتهجًا بشكل مؤلم وبدأ يقول شيئًا باستمرار للجنود الذين لم يفهموه. رفض رامبال تناول الطعام واستلقى بصمت على مرفقه بجوار النار، ونظر إلى الجنود الروس بعيون حمراء لا معنى لها. في بعض الأحيان كان يطلق أنينًا طويلًا ثم يصمت مرة أخرى. وأقنع موريل، وهو يشير إلى كتفيه، الجنود بأنه ضابط وأنه يحتاج إلى الإحماء. أرسل الضابط الروسي الذي اقترب من النار ليسأل العقيد عما إذا كان سيأخذ الضابط الفرنسي لتدفئته؛ وعندما عادوا وقالوا إن العقيد أمر بإحضار ضابط، طُلب من رامبال أن يذهب. وقف وأراد أن يمشي، لكنه ترنح وكان سيسقط لو لم يسنده الجندي الواقف بجانبه.
- ماذا؟ ألن تفعل؟ - قال أحد الجنود بغمزة ساخرة، والتفت إلى رامبال.
- إيه أيها الأحمق! لماذا تكذب بشكل محرج! إنه رجل، حقًا، رجل،” سمعت اللوم على الجندي المزاح من جهات مختلفة. أحاطوا برامبال، ورفعوه بين ذراعيه، وأمسكوه، وحملوه إلى الكوخ. عانق رامبال رقاب الجنود، وعندما حملوه، تحدث بحزن:
- أوه، أيها الشجعان، أوه، ميس بونس، ميس بونس أميس! Voila des hommes! أوه، يا ميس الشجعان، يا صديقي العزيز! [أوه أحسنت! يا أصدقائي الطيبين! هنا الناس! يا أصدقائي الأخيار!] - وكطفل ​​أسند رأسه على كتف جندي واحد.
في هذه الأثناء، جلس موريل في أفضل مكان، محاطًا بالجنود.
موريل، فرنسي قصير القامة، ممتلئ الجسم، محتقن بالدماء، وعيناه دامعتان، مربوط بوشاح نسائي فوق قبعته، وكان يرتدي معطفًا نسائيًا من الفرو. ويبدو أنه كان مخمورا، فوضع ذراعه حول الجندي الجالس بجانبه وغنى أغنية فرنسية بصوت أجش ومتقطع. أمسك الجنود بجوانبهم، ونظروا إليه.
- هيا هيا علمني كيف؟ سأتولى المهمة بسرعة. كيف؟.. - قال كاتب أغاني الجوكر الذي عانقه موريل.
فيف هنري كواتر,
Vive ce roi vaillanti –
[يعيش هنري الرابع!
عاش هذا الملك الشجاع!
الخ (أغنية فرنسية) ]
غنى موريل وهو يغمز عينه.
يمكن تخصيصه لربع…
- فيفاريكا! فيف سيروفارو! اجلس... - كرر الجندي وهو يلوح بيده ويلتقط اللحن حقًا.
- انظر يا ذكي! انطلق، انطلق، انطلق!.. - ارتفعت الضحكات الخشنة والمبهجة من جوانب مختلفة. وضحك موريل متذمرًا أيضًا.
- حسنًا، تفضل، تفضل!
Qui eut le الموهبة الثلاثية,
دي بوير، دي باتر،
Et d'etre un vert galant...
[وجود موهبة ثلاثية،
شرب، قتال
وكن لطيفا...]
- ولكن الأمر معقد أيضًا. حسنًا ، حسنًا يا زاليتاييف!..
"كيو..." قال زاليتاييف بجهد. "كيو يو يو..." رسم وهو يبرز شفتيه بعناية، وغنى "ليتريبتالا، دي بو دي با وديترافاغالا".
- مهلا، هذا مهم! هذا كل شيء أيها الحارس! أوه... اذهب اذهب! - حسنا، هل تريد أن تأكل أكثر؟
- أعطيه بعض العصيدة. بعد كل شيء، لن يمر وقت طويل قبل أن يحصل على ما يكفي من الجوع.
مرة أخرى أعطوه العصيدة. وبدأ موريل، وهو يضحك، العمل على الوعاء الثالث. وارتسمت ابتسامات الفرح على وجوه الجنود الشباب الذين كانوا ينظرون إلى موريل. كان الجنود القدامى، الذين اعتبروا الانخراط في مثل هذه التفاهات غير لائقة، مستلقين على الجانب الآخر من النار، لكن في بعض الأحيان، يرفعون أنفسهم على مرفقيهم، وينظرون إلى موريل بابتسامة.
قال أحدهم وهو يرتدي معطفه: «الناس أيضًا.» - وينبت الشيح على أصله.
- أوه! يا رب يا رب! كيف ممتاز، والعاطفة! نحو الصقيع... - وصمت كل شيء.
النجوم، كما لو كانت تعلم أنه لن يراها أحد الآن، لعبت في السماء السوداء. تارة يشتعلون، تارة ينطفئون، تارة يرتجفون، كانوا يتهامسون فيما بينهم حول شيء بهيج ولكنه غامض.

X
ذابت القوات الفرنسية تدريجياً في تقدم صحيح رياضياً. وكان عبور بيريزينا، الذي كتب عنه الكثير، مجرد إحدى المراحل الوسيطة في تدمير الجيش الفرنسي، ولم يكن حلقة حاسمة على الإطلاق في الحملة. إذا كان الكثير قد كتب ويكتب عن بيريزينا، فقد حدث هذا من جانب الفرنسيين فقط لأنه على جسر بيريزينا المكسور، تجمعت فجأة الكوارث التي عانى منها الجيش الفرنسي سابقًا بالتساوي هنا في لحظة واحدة وفي واحدة مشهد مأساوي بقي في ذاكرة الجميع. على الجانب الروسي، تحدثوا وكتبوا كثيرًا عن بيريزينا فقط لأنه بعيدًا عن مسرح الحرب، في سانت بطرسبرغ، تم وضع خطة (من قبل بفيويل) للقبض على نابليون في فخ استراتيجي على نهر بيريزينا. كان الجميع مقتنعين بأن كل شيء سيحدث في الواقع كما هو مخطط له، وبالتالي أصر على أن معبر بيريزينا هو الذي دمر الفرنسيين. في جوهرها، كانت نتائج معبر بيريزينسكي أقل كارثية بالنسبة للفرنسيين من حيث فقدان الأسلحة والسجناء من كراسنوي، كما تظهر الأرقام.
الأهمية الوحيدة لمعبر بيريزينا هي أن هذا المعبر أثبت بوضوح وبلا شك زيف جميع خطط القطع وعدالة مسار العمل الوحيد الممكن الذي طالب به كل من كوتوزوف وجميع القوات (الكتلة) - فقط متابعة العدو. هرب حشد الفرنسيين بقوة متزايدة من السرعة، مع توجيه كل طاقتهم نحو تحقيق هدفهم. ركضت مثل حيوان جريح، ولم تستطع أن تقف في طريقها. ولم يتم إثبات ذلك من خلال بناء المعبر بقدر ما تم إثباته من خلال حركة المرور على الجسور. عندما تحطمت الجسور، لم يستسلم الجنود العزل وسكان موسكو والنساء والأطفال الذين كانوا في القافلة الفرنسية - تحت تأثير قوة القصور الذاتي، بل ركضوا إلى الأمام في القوارب، في المياه المتجمدة.
وكان هذا الطموح معقولا. وكان وضع كل من الفارين وأولئك الذين يلاحقونهم سيئاً بنفس القدر. بقي كل منهم بمفرده، وكان يأمل في الحصول على مساعدة من رفيقه، في مكان معين يشغله بين مكانه. وبعد أن سلم نفسه للروس، كان في نفس موقف الضيق، لكنه كان في مستوى أدنى من حيث تلبية احتياجات الحياة. لم يكن الفرنسيون في حاجة إلى ذلك معلومات صحيحةوأن نصف السجناء الذين لم يعرفوا ماذا يفعلون معهم، رغم كل رغبة الروس في إنقاذهم، ماتوا من البرد والجوع؛ لقد شعروا أنه لا يمكن أن يكون الأمر خلاف ذلك. القادة والصيادون الروس الأكثر تعاطفاً مع الفرنسيين، لم يتمكن الفرنسيون في الخدمة الروسية من فعل أي شيء للسجناء. تم تدمير الفرنسيين بالكارثة التي وقع فيها الجيش الروسي. كان من المستحيل أخذ الخبز والملابس من الجنود الجائعين والضروريين من أجل إعطائها للفرنسيين الذين لم يكونوا ضارين، وغير مكروهين، وغير مذنبين، ولكن ببساطة غير ضروريين. البعض فعل. ولكن هذا كان مجرد استثناء.

مناورة الجاذبية هي وسيلة لتغيير اتجاه حركة المركبة الفضائية، وكذلك زيادة أو تقليل سرعتها، وذلك باستخدام جاذبية الأجسام الضخمة ودون استخدام الوقود الثمين على متن المركبة الفضائية.

ربما كان علماء الفلك ومراقبو النجوم القدماء قد خمنوا بالفعل إمكانية إجراء مثل هذه المناورة الجاذبية. بابل القديمةعندما لاحظنا تغير حركات المذنبات في مسارها وسرعتها عندما حلقت بالقرب من الأجرام السماوية الأخرى.

ويمكن وصف مبدأ تشغيل مناورة الجاذبية على النحو التالي: إذا اقتربت المركبة الفضائية من الجانب الداخلي لمدار الكوكب، فإن سرعتها تتباطأ. وإذا مر الجهاز من الجانب الخارجي لمدار الكوكب فإن سرعته ستزداد. يشبه مبدأ التشغيل هذا عمل القاذف الذي يرمي المقذوفات. ولهذا السبب يُطلق على مناورة الجاذبية غالبًا اسم "مقلاع الجاذبية".

استخدام مناورة الكبح بالجاذبية | www.commons.wikimedia.org/wiki/File:Swingby_dec_anim.gif استخدام مناورة الجاذبية لتسريع | www.commons.wikimedia.org/wiki/File:Swingby_acc_anim.gif ينبغي أن يكون مفهوما أنه في الإطار المرجعي المرتبط بالجرم السماوي المستخدم في مناورة الجاذبية (على سبيل المثال، يمر المسبار بالقرب من كوكب الزهرة)، لا يوجد أي تأثير إيجابي لملاحظة المركبة الفضائية، باستثناء تغيير مسار رحلتها. ومع ذلك، بالنسبة للأجرام السماوية الأخرى (مثل الشمس)، ستتحرك المركبة الفضائية بشكل أسرع/أبطأ.

مزايا مناورة الجاذبية واضحة. فهو يسمح لك بزيادة/إبطاء السرعة دون الحاجة إلى تشغيل المحركات، مما يؤدي إلى توفير كبير في الوقود. وقود أقل يعني المزيد من الحمولة. وبناءً على ذلك، يمكن لمركبة فضائية واحدة أن تحمل حمولة تعادل ما يمكن أن تحمله مركبتان فضائيتان لم تستخدما تأثير "مقلاع الجاذبية". ويمكن توزيع الأموال التي تم توفيرها نتيجة لذلك على مشاريع فضائية أخرى.

ربما كان الجهاز الأكثر شهرة الذي استخدم مناورة الجاذبية هو American Voyager 2. وبفضل نظام التسارع والتباطؤ، طار في جولة حول المجموعة الشمسية على طول طريق "الأرض-المشتري-زحل-أورانوس-نبتون". والآن، بعد أن تلقت تسارعا من الكواكب، فقد تجاوزت بالفعل حدود النظام الشمسي.

ليس أقل إثارة للاهتمام هو جهاز Voyager 1. سرعته الحالية البالغة 17 كم/ثانية، والتي تم تحقيقها باستخدام مناورات الجاذبية، هي الأعلى بين جميع الأجسام التي صنعها الإنسان، على الرغم من أنها كانت أقل من حيث الحجم عند الإطلاق.

اضطرت محطة كاسيني بين الكواكب إلى اللجوء إلى مجموعة من مناورات الجاذبية. وبعد استخدام مجال جاذبية الزهرة مرتين ومرة ​​واحدة لكل من الأرض والمشتري، تسارع الجهاز إلى السرعة المطلوبة، مع استخدام وقود أقل بـ 25 مرة (!) مما كان سيحتاجه دون استخدام مناورات الجاذبية.

هذا مثير للاهتمام: زمن الأفضل استخدام مناورة الجاذبية بالقرب من الأجسام ذات السرعة الأعلى والجاذبية الأكبر. المرشح المثالي لمثل هذا الجسم واضح: النجوم. لطالما كانت عقول العلماء متحمسة لفكرة تحليق مركبة فضائية بالقرب من النجوم النيوترونية. وفقا للحسابات، فإن مثل هذه المناورة يمكن أن تسرع السفينة إلى 1/3 سرعة الضوء. يا له من حجم! بهذه السرعة، لم تعد الرحلات الجوية بين المجرات تبدو مستحيلة...

رسم توضيحي: صورة كبيرة | 3DSculptor

إذا وجدت خطأ، يرجى تحديد جزء من النص والنقر عليه السيطرة + أدخل.

تؤثر النبضات على طول محور الحركة على شكل المدار واتجاهه ولا تغير ميله.

تم اكتشاف مناورة الجاذبية كظاهرة طبيعية لأول مرة من قبل علماء الفلك في الماضي، الذين أدركوا أن تغييرات كبيرة في مدارات المذنبات، وفترتها (وبالتالي سرعتها المدارية) تحدث تحت تأثير جاذبية الكواكب. وهكذا، بعد انتقال المذنبات قصيرة المدى من حزام كويبر إلى الجزء الداخلي من النظام الشمسي، يحدث تحول كبير في مداراتها على وجه التحديد تحت تأثير جاذبية الكواكب الضخمة، عند تبادل الزخم الزاوي معها، دون أي تكاليف طاقة .

سامو فكرة استخدام مناورة الجاذبيةتم تطويره لأغراض رحلات الفضاء على يد مايكل مينوفيتش في الستينيات، عندما كان طالبًا يتدرب في مختبر الدفع النفاث*. وسرعان ما تم التقاط الفكرة وتنفيذها في العديد من البعثات الفضائية. لكن للوهلة الأولى، تبدو إمكانية تسريع حركة الجهاز بشكل كبير دون استهلاك الطاقة أمرًا غريبًا ويتطلب شرحًا.

كثيرا ما نسمع عن "التقاط" الكويكبات والمذنبات في مجال الكواكب. بالمعنى الدقيق للكلمة، فإن الالتقاط دون فقدان الطاقة أمر مستحيل: إذا اقترب جسم ما من كوكب ضخم، فإن وحدة سرعته تزداد أولاً مع اقترابه، ثم تنخفض بنفس المقدار عندما يتحرك بعيدًا. لكن لا يزال بإمكان الجسم التحرك إلى مدار القمر الصناعي للكوكب إذا تم تباطؤه في نفس الوقت (على سبيل المثال، هناك تباطؤ في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، إذا كان الاقتراب قريبًا بما فيه الكفاية؛ أو إذا تبدد المد والجزر بشكل كبير للطاقة يحدث أو، أخيرًا، إذا تم تدمير الجسم ضمن حدود روش باستخدام ناقلات سرعة مختلفة يكتسبها الحطام). في مرحلة تكوين النظام الشمسي، كان العامل المهم أيضًا هو تباطؤ الجسم في سديم الغبار الغازي. أما بالنسبة للمركبات الفضائية، فقط في حالة إطلاق قمر صناعي إلى المدار يتم استخدام الكبح في الغلاف الجوي العلوي (الكبح الهوائي). في مناورة الجاذبية "الخالصة"، يتم الحفاظ بشكل صارم على قاعدة المساواة في وحدة السرعة قبل وبعد الاقتراب من الكوكب (كما يقترح الحدس: ما أتيت به هو ما تركته). ما هو المكسب؟

يصبح المكسب واضحًا إذا انتقلنا من إحداثيات مركزية الكوكب إلى إحداثيات مركزية الشمس.

المناورات الأكثر فائدة تكون بالقرب من الكواكب العملاقة، وتقلل بشكل كبير من مدة الرحلة. كما تستخدم المناورات أرضوالزهرة، ولكن هذا يزيد بشكل كبير من مدة السفر إلى الفضاء. تشير جميع البيانات الواردة في الجدول إلى مناورة سلبية. ولكن في بعض الحالات، في محيط القطع الزائد للطيران، يتم إعطاء الجهاز، بمساعدة نظام الدفع الخاص به، نبضًا تفاعليًا صغيرًا، مما يعطي ربحًا إضافيًا كبيرًا.

أثناء الطيران، غالبًا ما يتطلب الجهاز التباطؤ بدلاً من التسارع. من السهل اختيار هندسة الالتقاء هذه عندما تنخفض سرعة السيارة في إحداثيات مركزية الشمس. يعتمد هذا على موضع متجهات السرعة أثناء تبادل الزخم الزاوي. لتبسيط المشكلة، يمكننا القول أن اقتراب الجهاز من الكوكب من الجانب الداخلي لمداره يؤدي إلى تخلي الجهاز عن جزء من زخمه الزاوي للكوكب ويتباطأ؛ وبالعكس، فإن الاقتراب من الجانب الخارجي للمدار يؤدي إلى زيادة في عزم الجهاز وسرعته. ومن المثير للاهتمام أنه من المستحيل تسجيل التغيرات في سرعة السيارة أثناء المناورات باستخدام أي مقاييس تسارع على متنها - فهي تسجل باستمرار حالة انعدام الوزن.

مزايا مناورة الجاذبية مقارنة بطيران الإنسانللكواكب العملاقة حجم كبير جدًا بحيث يمكن مضاعفة حمولة الجهاز. كما ذكرنا سابقًا، فإن الوقت اللازم للوصول إلى الهدف أثناء مناورة الجاذبية للكواكب العملاقة الضخمة قد انخفض بشكل كبير جدًا. أظهر تطوير مبادئ المناورة أنه من الممكن استخدام أجسام أقل ضخامة (الأرض والزهرة، وفي حالات خاصة، حتى القمر). فقط الكتلة، بمعنى ما، يتم استبدالها بزمن الرحلة، مما يجبر الباحثين على الانتظار لمدة 2-3 سنوات إضافية. ومع ذلك، فإن الرغبة في خفض التكاليف باهظة الثمن فضاءالبرنامج يجعلك تتصالح مع مثل هذه مضيعة للوقت. الآن أصبح اختيار مسار الرحلة، كقاعدة عامة، متعدد الأغراض، ويغطي عدة كواكب. في عام 1986، سمحت مناورة الجاذبية بالقرب من كوكب الزهرة للمركبتين الفضائيتين السوفييتيتين فيجا-1 وفيجا-2 بمقابلة مذنب هالي.