重力スリングショットは実際にどのように機能しますか?


13

私が楕円軌道について知っていることから、オブジェクトは近視近くで加速し、アポプシスで減速します。これは、高校の物理学で、摩擦のない真空で球体がどのように転がって谷を後退するかを学んだようです。高さは逆です。速度に比例します。

私たちがSFで見た「重力パチンコ」操作は、私たち自身の宇宙船でも使用されています。双曲軌道の物理学に依存しています。オブジェクトは、惑星/月などの周りを1周する前に軌道に出入りします。 。重力により、船体は船体に向かっているときと船体から離れているときの両方でその船体に向かって押すので、船体の速度は(たとえば)近点の前の1メガメーターと後の1メガメーターで同じではありませんか?もしそうなら、重力スリングショット操縦は、その名前が示すように、その速度を増加させるのではなく、クラフトの軌道をリダイレクトするという最終目的のみを持つべきです。

簡単な図で私の理解: 3つの灰色の点は、大きな物体を表す大きな青い円の下をくぐる経路に沿って移動する単一のオブジェクトを表します。 最初と3番目の灰色のドットには速度xを宣言するラベルがあり、2番目のドットには速度xをはるかに超える速度を宣言するラベルがあります

回答:


5

この図は、惑星の残りのフレームにあります。今、宇宙船が太陽系の枠内で減速していると仮定します。惑星が近くにあるので、今はその重力のために加速し始め、速度を上げます。さて、この速度の増加は、惑星が反対側に出てくるときの速度の一部の要素に追加されます(この追加された要素は、惑星に近づく角度を変更することで変更でき、スリングショット効果を最大化します) )。いったん惑星の影響から外れると、宇宙船は以前と同じ速度に加えて、惑星の動きの成分を持ち、それにより、宇宙船はより遠くまで移動することができます。これはパチンコ効果です。

これを別の方法で見ると、宇宙船の角運動量を考えてみましょう。太陽の重力の影響のみを受けている限り、その角運動量は変化しません。ただし、それが別の惑星の影響下にあると、2つの角運動量(1つは太陽に対するもので、もう1つは惑星に対するもの(それらの相対運動による))が追加され、惑星の重力の影響から外れると、それらの相対成分は太陽に対する角運動量を増加させるために(惑星への進入角度とそれがパチンコの後に飛んでいく角度に基づいて)調整され、太陽をより大きな軌道に入れ、太陽がより遠くまで移動できるようにします以前より。


ああ、それで彼らが惑星の軌道に逆らって動いているなら、それは彼らを遅くするでしょう?
Supuhstar 2014

2
はい、そうです。コンポーネントは正または負であり、上記の場合は負になります。ただし、すべての惑星が太陽の周りで同じ回転の感覚を持っている場合、軌道を同じ方向の複数のパチンコに依存させることは(少なくとも理論的には)可能です。
Takku 14

それで、この戦術はスターでうまくいかないでしょうか?
Supuhstar、2015

7

ここに、数学や物理学の説明なしで直感的な理解があります(他の人がここにそのようなものを提供します):

惑星の近くに近づいたり離れたりすること自体は、効果がゼロになることは間違いありません。重力アシストは、惑星の動きに合わせて「引きずられる」効果です。宇宙船がその軌道で背後から惑星に近づくと、それに沿って引きずられ加速されます。宇宙船がその軌道上で惑星の前から近づくと、出会う惑星の移動する重力場が宇宙船を後方に引っ張るので、宇宙船は減速します。


3

双曲線の出力速度は、双曲線の焦点にある体に関して、入力速度と同じであることは正しいです。方向が変わります。

しかし、別のボディに関しては、方向の変更は速度の変更を意味する可能性があります。

次の図は、小惑星のキャプチャに月を使用して、地球に関する双曲線軌道を地球に関するキャプチャ軌道に削減する方法を示しています。

ここに画像の説明を入力してください

弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.