重力支援：自由スリングショット

In 1977 the two Voyager spacecraft left Earth on a route that uses the rare alignment of Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune, which happens once every 175 years or so. それぞれの惑星は彼らの経路を曲げて、より速く前進させた。 Without those free boosts, Voyager 2 could never have reached Neptune in twelve years.

惑星はエネルギーを放出しない。 動きを貸してくれる

見て

テニスボールが走行中の列車の前方に投げられたと想像してください。 それは投げられたよりも速く反発するのは、列車が向かっていたからだ。 重力アシストは同じアイデアだが、衝突の代わりに重力を使う。

1. 惑星から見た宇宙船が落ちて 回転して 上昇すると 全く同じ速度で 入ってきた 方向だけが変わる
2. 太陽から見た世界惑星自体が数km/sの速さで動いています その運動を飛行前後の宇宙船の運動に加えてみると 方向が変わったので 全速度は飛行後に大きくなる

パス 後ろに 惑星の後を追って 速度が増加します 前を通過するとそれは消えてしまう。メッセンジャーが水星に到達するのを遅らせたのもそのためである。

理解

In the example, the spacecraft approaches Jupiter at v∞ = 7.5 km/s and passes 5 Jupiter radii from the centre. 双曲線の方向は

δ = 2 arcsin(1/e),   e = 1 + r_p v∞² / μ

With μ_Jupiter = 1.267 × 10⁸ km³/s², e = 1.16 and the turn is about 119 degrees. 木星の軌道速度を加算 (13.1 km/s):

• 以前: 約 7.6 km/s 太陽に対して
• 後:約 19.9 km/s 太陽に対して

宇宙船はエンジンを点火せずに12ｋｍ／ｓ以上の加速度を得た。 Jupiter, 10²⁴ times heavier, lost the same momentum and slowed by an amount far too small ever to measure.

マスター

太陽中心速度の最大可能な変化は2ｖ∞ｓｉｎ（δ／2）であり，入出力相対速度が惑星の速度に対称的に置かれたときに達成される。 接近距離が小さく，質量の大きい惑星ほどδは大きくなり，惑星の大気や半径によって制限される。

重力補助は三体問題における軌道エネルギーの移動である。 ミッション設計者はそれらを連鎖させ（カッシーニ：金星、金星、地球、木星） 動力飛行機 最も近いところでの燃焼は オバース効果を利用します