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引力助推(引力弹弓)

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发表于 2014-2-21 17:43:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
或许大家都听说过这个概念,但是有的新手不一定会使用,下面我举例一些实际运用说明:( d' |$ j# `' d# E3 j( i, m
引力助推(引力弹弓)-6088
首先是在10km轨道一个飞行器,他突破地球引力范围,到达环太阳轨道(即人造行星)的速度增量是917.2米/秒。这是不做引力助推的情况。
引力助推(引力弹弓)-2303
第二次我们使用进入月球引力的轨道,大家发现,顺着月球公转方向进入月球引力范围(右侧)后,我们只需要836.7米/秒的增速量就能完成突破地球引力。
从前两张图我们可以得到,顺着月球公转方向进入月球引力范围后,月球引力会对飞行器有加速作用。7 f- L- W' }/ W* ~+ b' H
那大家就要问,引力助推只能加速吗?不是的,引力助推同样能减速,下面我们看下一个实例:# S9 b9 J: _- @  S1 ]$ j
引力助推(引力弹弓)-6691
第三次我们同样进入月球引力范围,但是仔细看,不同之处在于,这次我们从逆着月球的公转反向进入月球引力范围(左侧)后,即使速度增量达到904.5米/秒,轨道仍然没到达月二,只在月一与月二之间。下面让我们看一个实际运用的例子:
引力助推(引力弹弓)-1921 引力助推(引力弹弓)-434 9 v7 K- x; J/ a7 r3 c
这一次我们的轨道是从月球左侧进入月球引力范围,细心的同学会发现,通过月球引力助推后,飞行器将进入一个没有pe点的环地轨道。这就是自由回归轨道,飞行器飞跃月球,被月球的引力减速,到达一个不需要再次变轨就能返回地球的轨道。
从前三张图我们可以得到,逆着月球公转方向进入月球引力范围后,月球引力会对飞行器有减速作用。
以上两种情况是飞行器轨道平面与月球公转平面0夹角的情况下的运用,其实引力助推还有其他运用,大家想像下,当你进入月球的轨道不与月球公转轨道在一个平面上时,又会怎样?引力将会对轨道产生改变轨道倾角的作用。这一点就需要大家去实际体验,在这里不多说了。
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下面是理论部分,为什么引力会对飞行器产生加速或减速的原理。
引力助推(引力弹弓)-2484

如图:第一种情况:如果飞行器飞跃一个静止的天体时,速度的方向产生了改变,而速度的绝对值没变。而大家知道,实际中天体是在运动的。4 V& C1 j) Q& w9 e# s5 f$ l
那么就有了第二种情况:天体向左运动,当飞行器进入引力范围时,速度为V+Ubefore,而逃逸出引力范围时,速度为V+Uafter。而大家知道速度是矢量,速度的加乘不是数值上的相加,而是需要矢量加乘(如图)。最后的结果就是逃逸后的速度绝对值大于进入时的,而减速则相反。
2 s- s$ x# j& v5 c& r4 w9 o* k
那大家或许会为,能量是守恒的,飞行器的速度大了,那飞行器的动能就变大了,能量如何守恒?其实能量是守恒的,通过引力助推后,由引力的作用是相互的,天体也受到反向的变化(加速或减速)。由于天体的质量非常巨大,所以通常他的速度变量是无法测量的 。
通过速度加乘的运算我们可以得知:(详细的运算就不列举了,简单的三角函数运算)
飞行器越贴近目标天体,引力助推效果越明显(即速度改变量越大)。最大为2倍的天体相对运动速度(轨道转180度弯)
1 z' F8 R; Y5 w2 T
回到游戏,就游戏中月一的质量与速度,他大致能提供100~110的速度改变量(轨道pe点在1.5万米左右)。
而游戏里最常用的运用就是行星转移后的捕获,由于行星质量巨大,能提供很大的引力助推,在进入目标行星后,入轨轨道与其公转轨道方向相反,则行星能提供很大的引力减速,从而使你只需要很小的速度增量就能实现环绕。4 {' M* C6 {4 N8 C5 H
+ b8 R1 V( }/ o! d9 n
写完了,undefined祝大家游戏愉快。- E* H5 H9 Z7 Z# V% [0 @
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发表于 2020-8-29 10:51:51 | 显示全部楼层

在动力不足的情况下,
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发表于 2021-6-7 11:18:53 | 显示全部楼层
旅行者飞出太阳系,
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发表于 2021-8-7 08:38:34 | 显示全部楼层
Pricipia是个好东西
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发表于 2022-6-7 14:15:06 | 显示全部楼层
多练一练就会了
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