如何理解引力助推(引力彈弓效應或繞行星變軌) ?它在以前的應用和將來的展望是什麼?

時間 2021-05-31 02:57:26

1樓:原子筆

精簡的回答:利用了飛行器在各大星球之間的相對「勢能」。

站在地面的你,可曾想到,你相對於木星有幾十萬公里「高」,因而擁有巨大的「勢能」?只要你離木星更近一點,吸引力遠遠比其它星大,你就會被木星捕獲過去,把勢能轉化為動能。

如果你只要攻角設計合理,速度超過木星第二速度,然後你又會減速擺脫木星(走圓錐曲線不和木星相交,而不是一頭栽到木星上去),遠遠飛走,把動能又轉為勢能。

一來一回,你收穫了什麼呢?利用動量守恆定律,設計得好的話,你動能會增加。(如果你高中物理足夠好,你會知道,你的速度最多增加到:

木星的速度的2倍+你原來的速度。這種情況發生在你衝向木星,木星的速度和你相反,然後你走雙曲線軌道,反方向被」彈回「。)

當然實際美國航天局不會這麼傻愣愣的讓你自由飛行,它們會不斷的發動機點火,熄火,控制速度。

誰失去了動能呢?當然是可憐的木星了。不過想來你的質量和木星不是乙個level,所以不用杞人憂天,木星的軌道被小小的你干擾了。

2樓:閆雨煌

簡化版原理解釋:

理論基礎:封閉系統動量守恆定律

推導方式:向量合成的平行四邊形法則

已知條件:飛行器和天體的位置,速度,天體質量

附加前提:

1、飛行器初始狀態和終末狀態都離天體很遠→飛行器在基於天體的參考係中,作以天體為焦點的圓錐曲線飛行,在此場景下是雙曲線的一支

2、天體質量遠大於飛行器

3、忽略其他天體的影響

推導過程:(建議畫圖重現)

P1 根據天體質量、位置,飛行器位置、初始速度作出飛行器的飛行軌跡,求得終末速度方向a',該步驟略……假設我們算出來了

P2 設飛行器初始動量為a(腦補向量箭頭,下同),天體初始動量為b,以兩向量為邊作平行四邊形,則系統動量為對角線a+b(該向量守恆)

P3 飛行器受天體影響改變飛行方向,動量方向與速度方向相同,由於天體質量遠大於飛行器,其動量方向改變可以忽略不計,a'的終點仍然落在原平行四邊形的邊或其延長線上

結論:看圖判斷飛行器加速還是減速了

由於系統能量守恆,在引力勢能相同的位置,飛行器的動能變化來自於天體的動能變化,但是天體的質量太大,速度變化可以忽略

其他:實際應用中飛行器並不是這樣隨波逐流,會在飛行過程中啟動發動機來控制終末速度方向和大小,這樣動量和動能就不守恆了,需要更複雜的方程來解釋

3樓:

各種答案不忍直視,這算物死早嘛…原理就是高中物理的引力、慣性和逃逸速度好不好。精確計算比較難,要用微積分再用級數展開求近似解。

4樓:Aesir

說說後面兩點,一直是飛行器深空探測的重要途徑,已目前技術的尿性,不用說不定根本去不了木星之外的地方,還有,這個是有視窗的,有些甚至十幾年幾十年(像旅行者1號那種運氣好的年份人一輩子說不定也見不著一回,咳咳,這貨一路彈弓出去的)

總之,和依靠大氣減速差不多(當然比它更爽功能更多),能用就用,不用白不用,以目前的技術,不得不用……

5樓:張冬冬

題主先自己回答……看了百科的解釋,通俗地理解就是利用天體運動的動能,把飛行器「甩出去」,應該是在飛行器受到天體引力影響期間,將一部分引力勢能和一部分天體動能轉化為自身動能,離開行星後引力勢能轉化來的部分又變為引力勢能而抵消,獲得了天體動能轉化而來的動能,而且改變了運動方向。

流浪地球中,當初想要借助木星引力彈弓效應的時候沒有考慮到洛希極限的問題嗎?

FPSAfr1ca 當時電影中提到木星引力激增,可以理解為即將變成紅巨星的太陽拋射出的物質被木星吸收,質量增大,引力變強,洛希極限半徑隨之增大。 Asthenosphere 肯定是考慮到了的,電影中也提到是因為木星引力激增導致地球偏離預定航線。很多人噴引力激增這一點,誠然木星總質量不變,但是牛頓引力...

如何理解萬有引力公式?

劉順強一一用事實說話 萬有引力不堪一擊 萬有引力定律 公式 即 任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟兩個物體的質量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比 牛頓用謊言與欺騙編織的自欺欺人的萬有引力,不堪一擊。其一,牛頓發現萬有引力的理論基礎不堪一擊。牛頓認為熟透的蘋果受重力的作用而落地,如果蘋果樹...

如何理解廣義相對論的引力?

小曉 題主大概不理解,時空是幾何的 這句話到底是什麼意思,且聽我娓娓道來。乙個事件是四維空間中的乙個點,而乙個物體的運動是四維空間中的一條世界線。世界線由一系列 t,x,y,z 點構成,每乙個t 時刻 對應乙個特定的三維座標 x,y,z 若在不同的時刻t,對應的 x,y,z 不同,那麼也就意味著,物...