Spørg Læserne: Hvordan holdes Rosetta-sonden i kredsløb om kometen 67P?

Jesper Aadal Rasmussen har skrevet: Når en satellit er i kredsløb om Jorden, holdes den på plads af balancen mellem centrifugalkraften og Jordens tyngdekraft. Da Jorden er en kugle, og satellitbanen er en cirkel, fungerer balancen. Jeg ved godt, at det både figurmæssigt og kraftmæssigt er en grov tilnærmelse, men for eksemplets skyld, håber jeg, I forstår hvad jeg mener.

For spørgsmålet er: Hvordan forholder det sig med denne balance mellem Rosetta-sonden og kometen 67P/Tjurjumov-Gerasimenko med den højst uregelmæssige form, kometen har? Tyngdefeltet om kometen må jo være mindst lige så uregelmæssigt, som dens form, og sonden kan næppe ændre hastighed og dermed centrifugalkraft i forhold ændringerne i tyngdefeltet. Rent intuitivt forestiller jeg mig, at Rosetta må foretage en cirkulær bevægelse om kometens (det fælles) tyngdepunkt.

Kan du byde ind med et svar? Så deltag i debatten nedenfor.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

i en passende stor afstand fra kometens kerne vil følge afstandsloven for massetiltrækning. Saa i en tilstrækkelig stor afstand vil sonden bevæge sig i en tilnærmet ellipse omkring kometens kerne. Man skal sikkert ret tæt paa kometen før dens tyngdefelt ikke følger kvadratloven.

  • 0
  • 0

Ja - måske en dum overskrift, men hvad skal man skrive? Det ligger sådan at Newtons low i princippet kun gælder for et punktformigt legeme. Men hvis man har et kuglesymmetrisk legeme, kan man bruge samme formel om for et punktformigt legeme. Laver man et rumintegrale, ser man at resultatet er det samme som hvis den samlede masse ligger i centrum. Se her: http://en.wikipedia.org/wiki/Shell_theorem Selvom kometen ikke er kugleformet, så er afstanden så stor, at højdeforskelle ikke påvirker banene synderligt. Det samme gælder også for jorden, da der nogle steder er høje bjerge osv. Kommer man tættere på, kan man måle variationer i tyngdefeltet: http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_Recov... Men tilbage til dit spørgsmål. En bane behøver ikke at være cirkulær, men kan lige så gost være en ellipse, akkurat som kometen selv omkring solen. Og ja, det er en præcis afvejning mellem tyngdefelt og hastighed (af Rosetta), som holder den i kredsløb.

  • 0
  • 0

Rosetta's bane omkring kometen er en balance mellem tyngdefeltet (overflade accelerationen er ca 0.2 mm/s^2) og trykket skabt af kometens aktivitet (så vidt jeg husker omkring 10^-4 pascal). Escape hastigheden er omkring 1m/s. Da Rosetta's solpaneler effektivt er et 64 m^2 stort sejl så tilbringer sonden det meste af tiden (desværre) in en bane lagt i terminator planet (kl 6 morgen og kl 6 aften). I dette plan er solpanelerne drevet 90 grader til retningen mod komet kernen (sol panelerne er altid rettet mod solen).

Det er sandsynligt at bundne baner bliver ustabile når kometen kommer tæt på solen (perihel passagen er i August i år). Her bliver Rosetta flyttet til en position som er nogle 100 km fra komet kernen hvorefter der bliver fløjet periodiske fly-by's. Disse fly-by's er desværre kostbare i brændstof da sonden af sikkerheds grunde skal være i en hyperbolsk bane (dvs relativ hastighed > 1 m/s) naar sonder kommer tæt paa komet kernen, så hvert fly-by koster 2-3 m/s delta .

Stubbe F. Hviid (Co investigator paa Rosetta's OSIRIS kamera)

  • 3
  • 0

Den kaldes ofte Vis Viva: V^2 = GM*(2/r-1/a) r er afstanden og a er den halve storakse. Det gode er den er uden vektorer, det dårlige er at man alligevel står med nogle ubekendte.

  • 0
  • 0

I spørgsmålet beskrives, hvordan en satellit holdes på plads af balancen mellem centrifugalkraft og tyngdekraft, men den måde at beskrive det på er ikke rigtig.

Hvis vi ser bort fra andre påvirkninger, som f.eks. solstrålingens påvirkning, og kigger på det rene kredsløb, er der kun en kraft i spil, nemlig centripetalkraften i bevægelsen. Centripetalkraften er rettet mod centrum i cirkelbevægelse og dannes af tyngdekraften, men den er ikke i balance med nogen centrifugalkraft.

Centripetalkraften ændrer hele tiden Rosettas retning, så den vedbliver at dreje om kometen i kredsløbet. Da centripetalkraften er vinkelret på Rosettas bevægelsesretning, koster denne konstante retningsændring ikke energi. Hvis centripetalkraften varierer under kredsløbet, vil Rosettas hastighed og bane hele tiden tilpasse sig til de nye forhold, så det i praksis bliver en noget uregelmæssig bane.

  • 1
  • 0

Jesper Aadal Rasmussen:

Tyngdefeltet om kometen må jo være mindst lige så uregelmæssigt, som dens form, og sonden kan næppe ændre hastighed ...

Jo, den ændrer hastighed i banen som reaktion på massefordelingen (ikke formen) i kometen.

Fænomenet bruges videnskabeligt til 3D-fastlæggelse af masser i planeter. I de første forsøg tog man gamle Apollo-bånd og analyserede Dopplerskiftet i kommunikationens bærebølge. Derved kunne man bestemme massefordelingen i Månens ækvatorplan (som Apollo-fartøjerne holdt sig i nærheden af). Og det uden at der have været et instrument med på missionen til et sådant formål.

Siden har sonder i polbane opsummeret sådanne data fra mange omløb og derved gjort det muligt at rekonstruere hele Månens indre massefordling i 3D ret detaljeret. Se f.eks. her om Lunar Prospector:

http://www.tsgc.utexas.edu/spacecraft/luna...

  • 2
  • 0

For det første lad os lige præcisere at centrifugalkraften ikke eksistere. Det er ikke en reel naturkraft.

Når objekt A er i kredsløb om objekt B falder det imod det andet objekt B, men det har samtidig en hastighedsvektor som tangere tyngdekraftsfeltet som gør at objekt A falder "forbi" objekt B hele tiden, derved er objekt A i kredsløb om objekt B (og vice versa).

Dvs. der er ikke tale om en balance i mellem tyngdekraften og "centrifugalkraften".

Omkring den ujævne topologi af 67P, så er det rigtigt at tyngdekraftsfeltet vil være varierende, men da tyngdekraftsfeltet for en komet er meget svagt har det ikke den store effekt på sondens kredsløb. Men jo, hvis man plottede/trackede sondens kredsløb vil man se udsving som følge af lokale gravitationsforhold i forhold til 67Ps normalvektor, men disse forhold vil ikke forhindre et kredsløb.

Hvis jeg har skrevet noget vrøvl lader jeg mig gerne rette.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten