如何“弹弓”为太空飞行工作：重力辅助底漆

重力辅助底漆

“重力辅助”概念已经证明了探索我们的“后院” - 太阳系的基础。该技术甚至已经使用了一次，以拯救一个地球轨道通信卫星，其发射车辆未能将其放置在其预期的地球对轨道中。

一些历史

几种机器人航天器使用了“重力辅助”技术，实现了阳光的重力中的目标“高度”。Voyager 2于1977年8月推出，并由木星飞行进行侦察，并为土星进行轨迹推动。Voyager 1推出了下个月，并在6岁之前做了同样的（到达Jupiter 2）。随后从土天王星后，从土星和另一个人获得了自由植物的助攻，一直到海王星和超越海王星。伽利略从金星和地球上踢了一只踢，同时绕着太阳轨道绕着它的目的地，木星。卡西尼从维纳斯，一个从地球上升起了两个升压，另一个来自木星获得足够的势头来达到土星。

“重力辅助”飞行技术可以添加或减去增加或减少航天器轨道的能量的势头。一般来说，它已被用于太阳轨道，以增加航天器的速度并在太阳系中向外推动它，远离太阳而不是其发射车能够做到。由于飞行也可以减少宇宙飞船的轨道动力，因此伽利略航天器相对于木星减少了其能量，重力辅助在Jovian Moon Io前飞行。以这种方式，可以降低木星轨道插入所需的火箭推进剂的质量。太阳能轨道中的彗星和其他尸体自然地经历了一段时间内的轨道变化，因为它们发生在靠近地球或月亮。

1975年JPL艺术家在遇到木星后的旅行者的渲染，并在重力辅助之后，接近土星。

两位航行员航天器提供了一个经典的例子。他们推出了泰坦-III / Centaur，有土星和超越的目的地。但他们的发射车辆只能提供足够的能量来让它们到木星（半途而废）。有木星在合适的时候没有到达那里，航天器将达到Jupiter的轨道距离附近的aphelion（距离太阳约5瓦750,000,000公里）。他们的渐次曲线围绕地球的轨道距离（1 au或150,000,000公里），他们将留在那个轨道，直到地球或其他东西导致它改变。

但当然，他们的发射时间是计划的，使木星在恰到好处的时候靠近。宇宙飞船感受到了木星的重力，开始朝向它。宇宙飞船的速度使其在其太阳轨道上靠近木星，但不足以撞击。随着旅行者爬上木星的“上升”，它就相对于木星再次放慢了，最终达到了它在途中的相同速度。

怎么运行的

从木星的角度来看，情况类似于骑自行车的人加速将下坡进入山谷，然后再次在路上的上坡速度放慢。

在重力辅助飞行期间，航天器速度相对于木星的速度的例证。

在右侧的矢量图中，情况简化为两个维度。您可以看到宇宙飞船速度的大小和方向在右下方的jUpiter中。在左上方，您可以看到木星的加速力的引力在航天器的速度方向上产生了重大变化，但不在其幅度。（这些代表来自木星的“无穷大”的速度，即JUPITER的存在明显改变之前和之后。）靠近图中间，长箭头表明，幅度（速度）有重要但暂时的增加。注意这些速度都是关于木星的。

在骑自行车者方面看看同样的现象，Vin显示了骑自行车的人，将下坡级别进入峡谷。Vout表明，骑自行车的人在随后的上坡级的顶部再次放缓（当然，这种循环类比要求我们忽略空气摩擦和车辆摩擦等，这在宇宙飞船的情况下几乎不存在）。事实上，在谈判峡谷后，骑车者的方向已经改变了，但最终的S /他没有持久改变速度（除非你不忽视所有摩擦等）。

以日光为中心的向量。

地球的自身运动是一个关键。与木星的重力辅助辅助涉及上面考虑的固定行星，而是一个具有巨大角动量的行星，它在太阳旋转时。在左图中，Jupiter沿着其太阳能轨道的运动已经用载彩色的彩色说明（简化，当然：木星沿着弧形旋转，而不是直线。想象一下，阳光位于图表底部下方）。在与木星相互作用期间，航天器在其与木星的相互作用期间获取这种阳光相对载体或其中大部分。

您可以看到红色矢量如何添加到VIN和VOUT中。由此产生的矢量显示航天器如何相对于太阳的速度，从木星上接受良好的升压。请注意矢量向量从VIN转移到VOUT（星球的重力的航天器路径的弯曲）有助于增加结果。这种轨迹弯曲是另一个键。

航天器是物理质量，因此它具有自己的成力。这就是航天器如何在木星上拖动，并且实际上将行星的轨道动量降低了微小的量。在交换中，航天器从木星获取动量 - 与航天器已经存在的势头相比，这一数量大量。

一些更多的类比

为了帮助制作一个复杂的声音概念，很容易理解，请考虑在棒球中的类比。图片快速倾向于击球手。棒球代表航天器。现在图片击球手的作用，用所有力S / HE可以鼓起来摆动一个蝙蝠。蝙蝠在运动中的业务末端代表了像木星一样的大规模地球。蝙蝠与球连接：沃仑！球从蝙蝠接收动量，并且在不同的方向上起飞，因为它从体育场中翱翔了更多的速度。当然在这个类比中，球机械地与蝙蝠相互作用，而不是通过相互的重力。（或者你可能看起来更近，观察球的原子与蝙蝠原子的排斥电力相互作用。）结果类似：从具有许多物体中取出的动量，并转移到利用其新发现势头的物体中。

另一个由上面的卡通说明的类似比喻涉及一个代表木星的移动铁路列车，沿着它的轨道沿着太阳赛道移动。螺旋桨豆豆里的孩子抛出代表航天器的网球。它遇到了火车，将它的势头转移到球中。

注意卡通速度很有意思。Propeller-Beanie Kider看到他的网球在每小时30英里的30英里远离他。太阳也是如此，坐在静止平台上。驾驶火车的工程师看到球以大约80英里/小时的到来，由于火车相对于地面移动50英里/小时。火车和球以80英里/小时相互作用。球在火车前面的篮板篮板几乎相同的80英里/小时，可以加入到火车的50英里/小时的速度中，因为它从火车中获得了它。结果总共接近130英里/小时。这种情况类似于航天器的速度被添加到大规模超速行星的速度，并且仍然具有更高的速度（尽管航天器的“反弹”是引力，而不是机械，相互作用，如棒球类比）。