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图片解释引力弹弓效应

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2020-11-28

应用“引力弹弓”原理设计轨道非常难,但“引力弹弓”原理本身蕴含的科学原理其实很简单,下面两个图就可以解释:

图片解释引力弹弓效应 

当探测器飞进某颗行星的引力范围内时,相对于这颗行星,探测器飞入与飞出的速度大小是没有发生任何变化的V∞-= V∞+,只不过由于行星引力的影响,探测器相对于行星的飞行速度方向发生了变化(上方左图中的δ)。但是相对于太阳来说,情况就不一样啦。根据上方右图的矢量图可以看出,探测器飞出行星后相对于太阳的速度=行星相对于太阳的速度矢量+探测器相对于行星的速度矢量,合成后也就是V+。相对于飞入行星之前的速度V-,探测器相对于太阳的速度还是发生了很大的改变,因此探测器相对于太阳的轨迹就不一样了,速度增大就可以向更远方飞去。   关于“引力弹弓”减速:和加速的原理一致,只不过借力方位不同,合成后相对太阳的速度就减小了。1974年的水手10号以及后来的信使号即通过引力助推实现了减速。关于是否违背能量守恒定律,和是否改变行星的轨道,其实可以合成一个问题来看:借力天体的质量远远大于探测器的质量,比如木星质量1.9*10^27,而探测器质量也就是10^3级别的,所以对行星的改变基本可以忽略的。飞行器获得的线性动量在数值上等同于行星失去的线性动量,不过由于行星的巨大质量,使得这种损失对其速度的影响可以忽略不计,所以,考虑到飞行器对行星的影响,“引力弹弓”并不违背能量守恒和动量守恒定律。

Tags:引力弹弓,力学,万有引力  
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