Yerçekimi sapan aslında nasıl çalışır?

Eliptik yörüngeler hakkında bildiğim kadarıyla, bir nesne periapsis yakınında hızlanır ve apoapsiste yavaşlar, tıpkı lise fiziğinde, bir kürenin sürtünmesiz bir vakumda bir vadiyi nasıl yuvarlayıp geri alacağını öğrendiğimiz gibi: Yükseklik ters hız ile orantılı.

Bilim kurguda gördüğümüz ve hatta kendi uzay aracımız tarafından kullandığımız "yerçekimi sapan" manevrası, bir nesnenin gezegen / ay / vb. Etrafında tek bir tur yapmadan önce yörüngeye girip çıktığı hiperbolik yörüngelerin fiziğine dayanır. . Yerçekimi o gövdeye doğru zanaat iter beri hem ederken onlar konum başlığı doğru ve ondan, uçağın hızı aynı olmamalıdır (örneğin) 1 megameter sonra mümkün periapsis önce 1 megameter? Eğer öyleyse, o zaman yerçekimi sapan manevrası, adından da anlaşılacağı gibi, geminin yörüngesini yeniden yönlendirmek için değil, hızını arttırmak için nihai amaca sahip olmalıdır.

Basit bir diyagramda anlayışım:

Diyagram gezegenin dinlenme çerçevesinde. Şimdi bir uzay aracının güneş sistemi çerçevesinde yavaşladığını varsayalım. Bir gezegen yakındadır, bu yüzden şimdi yerçekimi nedeniyle hızlanmaya başlar ve hız kazanır. Şimdi, bu hız artışı, diğer tarafta ortaya çıktığında gezegenin hareket hızının bazı bileşenlerine eklenir (bu eklenen bileşen, sapan etkisini en üst düzeye çıkarmak için gezegene yaklaştığı açıyı değiştirerek değiştirilebilir. ). Gezegenin etkisinden çıktıktan sonra, uzay aracı öncekiyle aynı hıza, ayrıca gezegenin hareketinin daha uzağa gitmesine izin veren bir bileşenine sahiptir. Bu sapan etkisi.

Buna başka bir şekilde bakmaya çalışırken, uzay aracının açısal momentumunu düşünün. Sadece güneşin yerçekimi etkisi altında olduğu sürece, açısal momentumu değişemez. Bununla birlikte, başka bir gezegenin etkisi altında olduğunda, iki açısal momentum - biri güneş ve diğeri gezegen (göreceli hareketleri nedeniyle) - gezegenin yerçekimi etkisinden bir kez daha ekleyin ve göreceli bileşenleri Güneşin açısal momentumunu arttırmak için (gezegene yaklaşma açısına ve sapandan sonra uçtuğu açıya bağlı olarak), daha büyük bir yörüngeye yerleştirerek daha uzağa gitmesine izin verecek şekilde ayarlanabilir eskisinden daha uzakta.

İşte matematik veya fizik açıklamaları olmadan sezgisel bir anlayış (diğerleri burada bunu sağlayacaktır):

Bir gezegenin çevresine yaklaşıp onun içinde ayrılmasının sıfır etki yarattığı konusunda haklısınız. Yerçekimi yardımı, gezegenin hareketi ile "sürüklenmenin" etkisidir. Bir uzay gemisi gezegene yörüngesinde arkadan yaklaşırsa, sürüklenecek ve hızlandırılacaktır. Bir uzay gemisi yörüngesindeki gezegenin önünden yaklaşırsa, toplantı gezegeninin hareketli yerçekimi alanı onu geri çektiğinde uzay gemisi yavaşlar.

Bir hiperbolün çıkış hızının, hiperbolün odak noktasında yatan bedenle ilgili olarak gelen hız ile aynı olduğu doğrudur. Yön değiştirildi.

Ancak başka bir bedenle ilgili olarak, yön değişikliği hız değişikliği anlamına gelebilir.

İşte ay, dünyayla ilgili hiperbolik yörüngeyi dünyayla ilgili bir yörünge yörüngesine indirmek için bir asteroidin yakalanmasında nasıl kullanılabileceğinin bir diyagramı: