Гравитационные манёвры

Современные химические ракеты чрезвычайно неэффективны, а более выгодные ионные очень слабы. Используя лишь двигатели ракет, мы никогда не отправили бы Кассини, изучавший Сатурн, Маринер, первый зонд сфотографироваший Меркурий, Новые Горизонты, первые приславшие фото Плутона и его системы спутников и, конечно, Вояджеры и Пионеры.

Принцип работы очень прост: планета просто утягивает за собой космический аппарат, и в зависимости от его начальной траектории, замедляет или ускоряет его относительно Солнца, отдавая часть своей кинетической энергии аппарату. К счастью, энергии отдается так мало в сравнении со всей массой планет, что на их орбиты гравиманёвры не влияют. Интересно, что с точки зрения наблюдателя на планете скорость аппарата не изменится по завершении манёвра.

Современные ракеты несовершенны, поэтому приходится использовать гравитацию других планет. Кассини, например, совершил целых четыре гравитационных манёвра, разгоняясь к Сатурну. Два раза была использована Венера, по одному разу Юпитер и Земля. Кассини настолько тяжел, что никакая ракета сама по себе не смогла бы доставить его на орбиту Сатурна.

Все остальные зонды, использовавшие гравитационные манёвры, были довольно лёгкими, но нуждались в огромной скорости. Новые Горизонты двигались к Плутону и чтобы долететь до него за приемлимое время Горизонты использовавал Юпитер.

Вояджеры и Пионеры вообще улетали из Солнечной системы. Даже сейчас, через почти полвека после запуска, Вояджер-1 остаётся самым быстрым аппаратом, запущенным человеком. Маринер выходил на орбиту Меркурия, который движется по орбите вокруг Солнца быстрее всех остальных планет, чтобы его догнать пришлось тоже гравиманеврировать.