Painovoimalinko

Painovoimalinko on jonkin suuren taivaankappaleen vetovoiman käyttämistä avaruusaluksen nopeuden lisäämiseen. Nopeus tulee taivaankappaleen liikenopeudesta. Rata, jolla käytetään painovoimalinkoa, on linkorata. Painovoimalinko lyhentää matka-aikaa ja pienentää raketin polttoaineen tarvetta tai muun työntövoiman käyttöä. Painovoimalingon käyttäminen planeettaluotainten lennoilla on nykyään melko tavallista. Esimerkiksi Saturnuksen kiertoradalle saapuneen Cassini-Huygensin nopeuden lisäämiseen 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.

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

Periaate
Voyager-luotaimet käyttivät Jupiteria painovoimalinkona.

Kun avaruusalus ohittaa taivaankappaleen, 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. Vaikka planeetta on huomattavasti avaruusalusta massiivisempi, planeetan vetovoimavaikutus avaruusalukseen on Newtonin kolmannen lain mukaan täsmälleen yhtä suuri kuin avaruusaluksen 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 Saturnukseen 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 Neptunukseen mennessä, jonne Hohmannin ellipsiä pitkin kestää matka 45 vuotta, mutta samalla polttoaineen käytöllä linkorataa pitkin 8 vuotta[2].

Painovoimalinko luonnossa

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

Aurinkokunnan synnyn alkuvaiheessa 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 olevien asteroidien ratoja niin, että niitä voi jopa törmätä Maahan.

Lähteet
  • Juhani Westman & Heikki Oja, Kohti tähtiä, ISBN 951-20-1035-6, Gummerus Jyväskylä 1975.

Viitteet
  1. Westman & Oja, s. 70
  2. Westman & Oja, Taulukko 3.1, s. 45
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.