Za każdym razem, gdy statek kosmiczny zbliża się do planety, a jeśli statek ma odpowiedni kąt, jest w stanie wykorzystać prędkość planety, aby przenieść się dalej w przestrzeń kosmiczną.
Zgodnie z trzecim prawem Newtona: każda akcja ma równą reakcję.
W takim przypadku, gdy statek kosmiczny wykorzystuje na przykład grawitację Ziemi do przyspieszenia, Ziemia przesunie się w kierunku statku kosmicznego. Zmiana orbity Ziemi będzie bardzo mała, ponieważ masa statku kosmicznego jest niewielka w porównaniu z masą Ziemi, ale co jeśli duża asteroida znajdzie się w pobliżu lub co jeśli użyjemy grawitacji Ziemi do katapultowania naszych statków kosmicznych i kontynuowania ich przez dłuższy czas.
Co może się zdarzyć w tym przypadku? Czy może to mieć dramatyczny wpływ na orbitę Ziemi?
Odpowiedzi:
Wspomaganie grawitacyjne takie jak ta jest formą elastycznego zderzenia. Jest tu trochę chrupania liczb (mam nadzieję, że nie ma błędów!), Więc powinieneś zapoznać się z podstawami pędu, energii kinetycznej i jej zachowaniem.
Prędkość orbitalna Ziemi wokół Słońca wynosi . Tak więc przy masie M = 5,97 × 10 24 k g ,U= 29,8 k m s - 1
ma energię kinetyczną wynoszącą
i pęd P = 1,78 × 10 29 k g m s - 1 .
Powiedzmy, że Ceres wykonuje grawitacyjną procę, jak na prostym schemacie poniżej. Ceres ma masę . Zbliża się do Ziemi z prędkością v , a po procy prędkość końcowa wynosi (do, dla obiektu o małej masie) prędkość 2 × U + v .m = 9,47 × 1020 k g v 2 × U+ v
Całkowity pęd systemu musi zostać zachowany . Ceres zmienił kierunek i w ten sposób uzyskał znaczną pęd w kierunku w lewo: ten sam pęd, który następnie Ziemia musi stracić. Energia kinetyczna jest również zachowana. Tak, mamy układ równań, gdzie indeksy I i F są początkowe i końcowe momenty i prędkości. M i U to masa i prędkość Ziemi, m i v to Ceres.
co mówi, że suma początkowych energii kinetycznych dwóch obiektów musi być równa sumie końcowej energii kinetycznej. Mamy również zachowanie pędu:
Rozwiązaniem tych równań jest rozwiązanie
Tak więc ostateczny pęd Ziemi jest
Ceres jest o wiele rzędów wielkości większy niż jakikolwiek satelita, który moglibyśmy wystrzelić. Tak więc nigdy nie moglibyśmy praktycznie użyć statku kosmicznego, aby znacząco zmienić naszą orbitę, a nawet olbrzymia asteroida prawie brakowało niewielkich konsekwencji. Ale nie powstrzymało to niektórych przed próbowaniem !
źródło