หนังสติ๊กแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไร

จากสิ่งที่ฉันรู้เกี่ยวกับวงรีวงรีวัตถุจะเร่งความเร็วใกล้กับ periapsis และเคลื่อนที่ช้าลงที่ apoapsis เหมือนกับที่เราเรียนรู้ในวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมปลายว่าทรงกลมจะกลิ้งลงมาและสำรองหุบเขาในสุญญากาศที่ไม่มีแรงเสียดทานได้อย่างไร สัดส่วนกับความเร็ว

การจัดทำ "แรงโน้มถ่วงหนังสติ๊ก" ที่เราเคยเห็นในไซไฟและยานอวกาศของเราเองก็ใช้ฟิสิกส์ของไฮเพอร์โบลิกออบิทที่ซึ่งวัตถุทั้งสองเข้าและออกจากวงโคจรก่อนที่จะทำการตักรอบดาวเคราะห์ / ดวงจันทร์ / ฯลฯ . เนื่องจากแรงโน้มถ่วงผลักยานไปทางร่างนั้นทั้งสองในขณะที่พวกเขากำลังมุ่งหน้าไปและอยู่ห่างจากมันไม่ควรความเร็วของยานนั้นจะเหมือนกันที่ (ตัวอย่าง) 1 megameter ก่อน periapsis เป็น 1 megameter หลังจากนั้น? ถ้าเป็นเช่นนั้นแรงโน้มถ่วงของการจัดทำกลยุทธ์ควรมีจุดประสงค์ในการเปลี่ยนเส้นทางการเคลื่อนที่ของยานไม่ใช่เพื่อเพิ่มความเร็วตามชื่อ

ความเข้าใจของฉันในแผนภาพง่าย ๆ :

แผนภาพอยู่ในกรอบที่เหลือของดาวเคราะห์ ทีนี้สมมติว่ายานอวกาศกำลังเคลื่อนที่ช้าลงในกรอบของระบบสุริยะ ดาวเคราะห์อยู่ใกล้เคียงดังนั้นจึงเริ่มเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงและความเร็วเพิ่มขึ้น ตอนนี้การเพิ่มความเร็วนี้ถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบบางส่วนของความเร็วของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์เมื่อมันออกมาในอีกด้านหนึ่ง (ส่วนประกอบที่เพิ่มเข้ามานี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนมุมที่มันเข้าหาดาวเคราะห์เพื่อเพิ่มเอฟเฟกต์หนังสติ๊ก ) เมื่อพ้นอิทธิพลของดาวเคราะห์ยานอวกาศจะมีความเร็วเท่าเดิมบวกกับองค์ประกอบของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ซึ่งทำให้มันสามารถเดินทางออกไปได้ไกลขึ้น นี่คือเอฟเฟกต์หนังสติ๊ก

พยายามที่จะดูสิ่งนี้ในอีกทางหนึ่งให้พิจารณาโมเมนตัมเชิงมุมของยานอวกาศ ตราบใดที่มันอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์เท่านั้นโมเมนตัมเชิงมุมของมันก็ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ อย่างไรก็ตามเมื่อมันอยู่ภายใต้อิทธิพลของดาวเคราะห์ดวงอื่นสองโมเมนตัมเชิงมุม - หนึ่งดวงอาทิตย์และดวงอาทิตย์หนึ่งดวง (เพราะการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของพวกมัน) - เพิ่มและเมื่อออกมาจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ส่วนประกอบที่สัมพันธ์กันของมันสามารถ ถูกปรับ (ขึ้นอยู่กับมุมของการเข้าหาดาวเคราะห์และมุมที่มันบินหนีไปหลังจากหนังสติ๊ก) เพื่อเพิ่มโมเมนตัมเชิงมุม wrt ดวงอาทิตย์ซึ่งจะทำให้มันอยู่ในวงโคจรที่ใหญ่ขึ้นทำให้มันเดินทางไกลขึ้น ไปไกลกว่า แต่ก่อน

นี่คือความเข้าใจที่เข้าใจง่ายโดยไม่มีคำอธิบายทางคณิตศาสตร์หรือฟิสิกส์ (คนอื่นจะให้สิ่งที่นี่):

คุณถูกต้องที่เข้าใกล้และออกจากบริเวณใกล้เคียงของดาวเคราะห์ในตัวเองเพิ่มขึ้นถึงผลเป็นศูนย์ แรงโน้มถ่วงช่วยเป็นผลมาจากการ "ถูกลากไปตาม" พร้อมกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ หากยานอวกาศเข้าหาดาวเคราะห์จากด้านหลังในวงโคจรของมันมันจะถูกลากไปและเร่งความเร็ว หากยานอวกาศเข้ามาใกล้จากหน้าของดาวเคราะห์ในวงโคจรของมันยานอวกาศจะชะลอตัวลงเมื่อสนามโน้มถ่วงเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ประชุมดึงมันไปด้านหลัง

คุณถูกต้องแล้วว่าความเร็วในการส่งออกของไฮเพอร์โบลานั้นเท่ากับความเร็วที่เข้ามาโดยคำนึงถึงร่างกายที่อยู่ในโฟกัสของไฮเปอร์โบลา ทิศทางมีการเปลี่ยนแปลง

แต่สำหรับหน่วยงานอื่นการเปลี่ยนทิศทางอาจหมายถึงการเปลี่ยนความเร็ว

นี่คือไดอะแกรมของวิธีที่ดวงจันทร์อาจใช้ในการจับดาวเคราะห์น้อยเพื่อลดวงโคจรไฮเพอร์โบลิกเกี่ยวกับโลกให้เป็นวงโคจรการจับภาพเกี่ยวกับโลก: