Por que as sondas que visitaram o sistema solar exterior como Cassini, Juno não utilizaram o sol e sua colossal assistência gravitacional para obter uma aceleração muito maior do que a obtida com vênus e a terra?

 

No Sistema Solar tudo roda em torno do Sol.

Quer os planetas, quer as naves.

Isto parece óbvio.

O que já talvez não seja tão óbvio é que uma nave em órbita em torno do Sol (com o Sol como foco) nunca conseguirá executar uma manobra de assistência gravitacional trocando momento com o próprio Sol.

O Sol só poderia ser útil a uma nave interestelar (vinda de outra estrela, numa hipérbole louca) que se aproveitasse da velocidade relativa do Sol para lhe roubar momento, e o Sol teria que estar viajando na direção geral em que a nave quereria acelerar.

Foi o que se passou, por exemplo com as sondas Voyager 1 e 2 relativamente aos gigantes gasosos.

Lançadas da Terra em longas elípses, passaram por detrás de Júpiter, ganhando velocidade (enquanto se aproximavam lentamente sendo atraídas por aquele por bastante tempo) e perdendo bem menos ao se afastarem mais rápido (e por menos tempo, sob a gravidade deste gigante gasoso).

Numa trajetória já bem mais alongada, tornaram a repetir a proeza ao se deixarem atrair por Saturno e, após 'raspar' por trás deste, sairem ainda mais 'disparadas' e breves.

A Voyager 2 ainda voltou a repetir a 'brincadeira' com Urano e Neptuno.

Assim ambas as sondas adquiriram velocidades superiores à de escape do Sistema Solar.

Estas épicas missões foram planejadas nos anos de 1970 para tirarem partido dum propício 'alinhamento' dos gigantes gasosos que só se repetiria 175 anos depois.

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Para melhor compreender como uma manobra de assistência gravitacional funciona, imagine que você está numa estação de trem e atira uma bola de ténis com a velocidade de 30 Km/h a um trem que se aproxima a 50 Km/h.

Do ponto de vista do maquinista a bola chega a 80 Km/h e ressalta do trem aos mesmo 80 Km/h.

Já você, que atirou a bola a 30 Km/h, verá a bola ricochetear a 130 Km/h (50 do trem mais os 80 tal como o maquinista a viu sair depois do ricochete).

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Na realidade os momentos (velocidade) da sonda e do planeta somados são os mesmo antes e depois do encontro, mas a sonda ganhou momento que o [muitíssimo maior] planeta perdeu. E se formos medir a velocidade do planeta antes e depois talvez encontremos alguns micrómetros por século de diferença…

E quanto será que o choque da bola de ténis terá retardado o trem?

Quase nada. Tão pouco que é difícil medir.

O papel do Sol é o da estação de trem em relação à qual a bola se move a 30 Km/h.

Se a atirarmos contra a estação a que velocidade ela ricocheteará?

Ganhará alguma velocidade?

Claro que não.