لقد سألت، فأجابك خبراء "ساينتفك أمريكان".
مات كولينز، مجلة ساينتفيك أمريكان
يوضح جيريمي بي جونز، مدير فريق الملاحة بمركبة كاسيني الفضائية في مختبر الدفع النفاث (JPL) في باسادينا، كاليفورنيا:
إن المبادئ التي تكمن وراء المساعدة الجاذبية التي تستخدمها المركبات الفضائية لتغيير مداراتها هي أيضًا أساس التغيرات المدارية التي تحدث بانتظام بين الأقمار والأجسام الأصغر في النظام الشمسي. على سبيل المثال، غالبًا ما تُقذف المذنبات القادمة من المناطق الخارجية نحو النظام الشمسي الداخلي بواسطة الكواكب الكبيرة، وخاصة المشتري.
وفي غياب أي تأثير آخر، يتحرك القمر أو المركبة الفضائية في مدار إهليلجي حول جسم أكبر، يسمى الجسم الرئيسي، مع طاقة مدارية ثابتة وزخم زاوي. ولكن عندما تقترب مركبة فضائية من القمر وتدور أيضًا حول نفس الجسم الرئيسي، يتبادل الجسمان الأصغر الطاقة المدارية والزخم الزاوي. وبما أن الطاقة المدارية الإجمالية تظل ثابتة، فإذا اكتسبت المركبة الفضائية طاقة مدارية، فإن طاقة القمر تنخفض. هناك علاقة مباشرة بين طول الدورة المدارية، وهي الفترة الزمنية اللازمة لإتمام دورة واحدة حول الجسم الرئيسي، والطاقة المدارية. ولذلك، عندما تطول الفترة المدارية للمركبة الفضائية (تأثير المقلاع)، تقصر الفترة الزمنية للقمر.
وبما أن المركبات الفضائية أصغر بكثير من الأقمار، فإن تأثيرها على مدارها أكبر بكثير من تأثيرها على مدار القمر. على سبيل المثال، تبلغ كتلة مركبة كاسيني الفضائية المرسلة إلى زحل حوالي 3,000 كجم، بينما تبلغ كتلة تيتان، أكبر أقمار زحل، حوالي 10 أس 23 كجم. وبالتالي فإن تأثير مناورة المقلاع على كاسيني أكبر بنحو 20 مرة من تأثيرها على تيتان.
تتلقى المركبة الفضائية التي تمر "خلف" القمر زيادة في السرعة (والطاقة المدارية) مقارنة بالجسم الرئيسي، مما يخلق مظهر المقلاع الذي يرميها في مدار أعلى. يمكننا أيضًا أن نطير بالمركبة الفضائية "أمام" القمر لتقليل سرعتها (وطاقتها المدارية). علاوة على ذلك، فإن الطيران "فوق" أو إلى القمر "أسفل" يسمح فقط بتغيير اتجاه حركة المركبة الفضائية، مع تغيير زاوية المدار (وحجم الزخم الزاوي). تسمح الرحلات الجوية التي تحلق في مسار مشترك بتغيير كل من الطاقة والزخم الزاوي. كل هذه التعديلات تسبب بالطبع تغيرًا معاكسًا في طاقة القمر وزخمه الزاوي، ولكن بسبب كتلته الأكبر تكون التغييرات صغيرة جدًا لدرجة أنه من المستحيل تمييزها بين جميع القوى الأخرى التي تؤثر على مدار القمر.
وتستخدم المركبة الفضائية كاسيني، التي تدرس كوكب زحل وأقماره، هذه الأقمار للتنقل حول الكوكب. لكن في الرحلات الجوية بين الكواكب، تُستخدم الشمس باعتبارها الجسم الرئيسي، وتستفيد مساعدة الجاذبية من العبور بالقرب من الكواكب. هذه هي الطريقة التي وصلت بها كاسيني إلى زحل. – المحررين
موقع Scientific American حيث يمكنك أيضًا شراء اشتراك في المجلة
