無料百科事典からの重力支援

宇宙飛行士が呼ばれます 重力支援 惑星または衛星の重力場のエネルギーを使用して、軌道を変更することによりプローブの加速またはブレーキを取得することを目的とした操作に。 ^{[ 初め ]}

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使用される英語の用語はです シングスショット効果 （ホンダ効果）、 スイングバイ （ハンモッキング） 重力アシスト （重大度支援）。
これは、外部太陽系の宇宙ミッションで一般的な手法です。
ロケットロケットのコストを節約するために、最終目的地に対処する前に、プローブを1つ以上の惑星に渡す複雑な軌跡が設計されています。
重力支援を使用するには、惑星の正しい整列が必要です。そのため、宇宙ミッションには厳格な起動ウィンドウがあります。

惑星の重力場を使用して、プローブを達成するのがより困難な目的地に向けて最初に使用したのは、パドゥア大学（イタリア）の数学者でありエンジニアであるジュゼッペコロンボ（1920-1984）でした。

Cassini/Huygens Space Missionは、7年の期間で最終的に土星に到達するために、Venus Gravitatory Assistanceを2回、EarthとJupiterを使用しました。

惑星が提供できる速度の最大の増加は、オブジェクトが経験する質量と周囲距離に依存します。たとえば、金星の場合は7 km/sです。地球8 km/s。火星3.5 km/s。木星43 km/s。土星26 km/s。 ^{[ 2 ]}

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重力支援の説明 [ 編集します ]

宇宙船を加速します [ 編集します ]

宇宙船は、左に移動するポイント（直角）で表されます。惑星（黒いボール）が下に移動します。座標系（右下）は船の速度を示し、「ホンダ効果」が使用される場合、最も薄い赤い線は船の一定速度を示します。

あなたが「静止した」オブザーバーであり、速度で下に移動する惑星を見るとします

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{displaystyleu}

$U$ そして速度で左に移動する宇宙船

{displaystyle v}

${displaystyle v}$ 宇宙船が正しい軌道を運ぶと、惑星の近くを通過して円形の軌道に入ります。
私がこの軌道に入ると、あなたはスピードで動きます

{displaystyle v+u}

${displaystyle v+U}$ 惑星の表面に関して、惑星は速度で反対方向に動いているため

{displaystyleu}

$U$ 船が軌道を離れると、それでも同じ速度で動きます

{displaystyle u+v}

${displaystyle U+v}$ 惑星の表面に関して、しかし反対方向に、左に、そして惑星が速度で下に移動しているので

{displaystyleu}

$U$ 、宇宙船は速度で下に移動します

{displaystyle 2u+v}

${displaystyle 2U+v}$ あなたの観点から。
宇宙船の速度が増加しました

{displaystyle 2u}

${displaystyle 2U}$ 、惑星が動いている速度の2倍。

この例は非常に単純化されているため、現実的ではありません – 実際には、宇宙船は円形の軌道から逃れるためにエンジンをオンにする必要があり、重力支援の目的は燃料を燃焼せずに速度を獲得することです。
しかし、宇宙船が双曲線を形成するルートで移動する場合、エンジンをオンにすることなく惑星を反対方向に残しますが、スピードゲインは少し少ないです

{displaystyle 2u}

${displaystyle 2U}$ 。

この説明はエネルギーの保存とその瞬間に違反しているように見えるかもしれませんが、私たちは惑星に対する宇宙船の影響を無視しました。
宇宙船が獲得した直線的な勢いは、惑星を失った大きさが同じですが、惑星の大塊は速度をわずかに小さくします。
惑星への影響は非常に小さい（惑星は宇宙船よりもはるかに大きいため）、計算で無視できる。

宇宙での会議のより現実的なイメージには、少なくとも2つの次元を考慮する必要があります。
この場合、同じ原則が適用されますが、速度計算には適用ベクトル合計が必要です。

宇宙船を止める [ 編集します ]

宇宙船は、左以下に斜めに移動するポイント（直角）で表されます。惑星（黒いボール）が下に移動します。座標系（左下）は船の速度を示し、「ホンダ効果」が使用される場合、薄い赤い線は船の一定速度を示します。

重力支援は、宇宙船を止めるためにも使用できます。
マリナー10は1974年にそれを行い、メッセンジャーも水銀に到達するためにしました。

より大きな速度の変化がまだ必要な場合、それを得るための最も経済的な方法は、Periapsis近くのエンジンに火をつけることです（最大アプローチ）。
緑色のロケットのイグニッションは常に速度（デルタV）と同じ変化を提供しますが、イグニッション時の運動エネルギーの変化は車両の速度に比例します。
したがって、燃料の最大運動エネルギーを得るには、ペリシスで車両が最大速度であるときに点火を起こす必要があります。
これはOberth Effectと呼ばれます。

導出 [ 編集します ]

重力支援のための式は、弾性衝突のためのファミリー式から導き出すことができます。瞬間と運動エネルギーの両方が保存されているので、質量のある体の場合

{displaystyle m_ {1}}

${displaystyle m_{1}}$ と

{displaystyle m_ {2}}

${displaystyle m_{2}}$ 、および速度

{displaystyle u_ {1}}

${displaystyle u_{1}}$ と

{displaystyle u_ {2}}

${displaystyle u_{2}}$ 衝突の前と

{displaystyle v_ {1}}

$v_{1}$ と

{displaystyle v_ {2}}

${displaystyle v_{2}}$ 衝突後。衝突の前後の瞬間は、次のように表現されます。 ^{[ 3 ]}

{displaystyle、！

運動エネルギーは次のように表されます。 ^{[ 3 ]}

{displaystyle {tfrac {1} {2}} m_ {1} u_ {1}^{2}+{tfrac {1} {2}} m_ {2} u_ {2}^{2} = {tfrac {1} {1} {2}}+{} {} {} {} {1} {1} {1} } v_ {2}^{2}。}

これらの方程式は、見つけるために解決できます

{displaystyle v_ {1}、v_ {2}}

${displaystyle v_{1},v_{2}}$ いつ

{displaystyle u_ {1}、u_ {2}}

${displaystyle u_{1},u_{2}}$ 彼らは知られています： ^{[ 4 ]}

{displaystyle {begin {array} {ccc} v_ {1}＆=＆displaystyle {frac {m_ {1} -m_ {2}} {m_ {1}+m_ {2}}}}} u_ {1}+{2m_ {2m_ {2m_}} {2m_} {2m_} {2m_} {2m_} } u_ {2} \ v_ {2}＆=＆displaystyle {frac {2m_ {1}} {m_ {1}+m_ {2}}}}+{frac {m_ {2} -m_ {1}} {1} {1}} {1}} {1}} array}}}

惑星を通り抜ける宇宙船の場合、宇宙船の質量（

{displaystyle m_ {1}}

${displaystyle m_{1}}$ ）惑星のそれと比較して取るに足らない（

{displaystyle m_ {2}}

${displaystyle m_{2}}$ ）（）

{displaystyle m_ {1} ll m_ {2}}

${displaystyle m_{1}ll m_{2}}$ ）、これは次のように削減されます。

{displaystyle {begin {array} {ccc} v_ {1}＆amptx＆-u_ {1}+2u_ {2} \ v_ {2}＆compx＆u_ {2} end {array}}}}}

参照してください [ 編集します ]

参照 [ 編集します ]

↑ «セクション1：環境、第4章：軌跡» 。宇宙飛行の基本。 NASA 。 2018年7月21日に取得。
↑ 「Rumbo toCosmos。TheSecrets of Astronautics」（2011年2月）によるJavier Casado。 ISBN 978-84-614-7385-4。 2番目の部分：「スペーステクノロジー」、タイトル「惑星間旅行：インフィニティ、そしてそれ以降」、本の約38％のサイトで「援助を調整する」字幕。本のダウンロード： [初め] アーカイブ 2015年4月29日、Wayback Machineで。
↑ ^a ^b Serway、Raymond A.（2013年3月5日）。 現代の物理学を持つ科学者とエンジニアのための物理学 。 Jewett、John W.、しかしOomian、Vah。（NINTHHエディション）。マサチューセッツ州ボストンp。 257。 ISBN 978-1-133-95405-7 。 OCLC 802321453 。
↑ Serway、Raymond A.（2013年3月5日）。 現代の物理学を持つ科学者とエンジニアのための物理学 。 Jewett、John W.、しかしOomian、Vah。（NINTHHエディション）。マサチューセッツ州ボストンp。 258。 ISBN 978-1-133-95405-7 。 OCLC 802321453 。

外部リンク [ 編集します ]

スペイン語：

英語：

dur.ac.uk （重力的支援 シングスショット効果 ）。
esa.int Cassini-Huygensミッション中の重力支援アニメーション
Mathpages.com （重力アサンス理論、 重力発光理論 ）。

[basics-traject-1] «セクション1：環境、第4章：軌跡» 。宇宙飛行の基本。 NASA 。 2018年7月21日に取得。

[Rumbo38-2] 「Rumbo toCosmos。TheSecrets of Astronautics」（2011年2月）によるJavier Casado。 ISBN 978-84-614-7385-4。 2番目の部分：「スペーステクノロジー」、タイトル「惑星間旅行：インフィニティ、そしてそれ以降」、本の約38％のサイトで「援助を調整する」字幕。本のダウンロード： [初め] アーカイブ 2015年4月29日、Wayback Machineで。

[serway257-3] Serway、Raymond A.（2013年3月5日）。 現代の物理学を持つ科学者とエンジニアのための物理学 。 Jewett、John W.、しかしOomian、Vah。（NINTHHエディション）。マサチューセッツ州ボストンp。 257。 ISBN 978-1-133-95405-7 。 OCLC 802321453 。

[serway258-4] Serway、Raymond A.（2013年3月5日）。 現代の物理学を持つ科学者とエンジニアのための物理学 。 Jewett、John W.、しかしOomian、Vah。（NINTHHエディション）。マサチューセッツ州ボストンp。 258。 ISBN 978-1-133-95405-7 。 OCLC 802321453 。

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