Setiap kali sebuah pesawat ruang angkasa datang dekat dengan sebuah planet dan jika pesawat ruang angkasa memiliki sudut yang tepat maka ia dapat menggunakan kecepatan planet untuk bergerak lebih jauh ke ruang angkasa.
Menurut hukum ke-3 Newton: setiap tindakan memiliki reaksi yang sama.
Dalam hal ini ketika pesawat ruang angkasa menggunakan misalnya gravitasi Bumi untuk mempercepat, Bumi akan bergerak menuju pesawat ruang angkasa. Perubahan orbital bumi akan sangat kecil karena massa pesawat ruang angkasa itu kecil dibandingkan dengan massa Bumi, tetapi bagaimana jika asteroid besar mendekat atau bagaimana jika kita menggunakan gravitasi bumi untuk melontarkan pesawat ruang angkasa kita dan terus melakukannya untuk jangka waktu yang lama.
Apa yang bisa terjadi dalam kasus ini? Mungkinkah itu memiliki dampak dramatis pada orbit Bumi?
Jawaban:
Bantuan gravitasi seperti ini adalah bentuk benturan elastis. Ada sedikit angka yang berderak di sini (semoga tidak ada kesalahan!), Jadi Anda harus terbiasa dengan dasar-dasar momentum, energi kinetik, dan pelestariannya.
Kecepatan orbit Bumi mengelilingi matahari adalah . Jadi pada massaU=29.8 km s−1
ia memiliki energi kinetik
Jadi katakanlah Ceres melakukan ketapel gravitasi seperti pada diagram sederhana di bawah ini. Ceres memiliki massa . Ia mendekati Bumi dengan kecepatan , dan setelah ketapel, kecepatan akhirnya adalah (hingga, untuk objek bermassa rendah) kecepatan .m=9.47×1020 kg v 2×U+v
Momentum total sistem harus dilestarikan . Ceres telah mengubah arah dan dengan demikian memperoleh jumlah momentum yang signifikan di arah kiri: momentum yang sama yang harus dihilangkan Bumi. Energi kinetik juga dilestarikan. Jadi, kami memiliki sistem persamaan, di mana subscript i dan f adalah momen dan kecepatan awal dan akhir. M dan U adalah massa dan kecepatan Bumi, m dan v adalah massa Ceres.
yang mengatakan bahwa jumlah energi kinetik awal dari dua objek harus sama dengan jumlah energi kinetik akhir. Kami juga memiliki konservasi momentum:
Memecahkan persamaan ini, solusinya adalah
Jika Ceres mendekati Bumi pada , saya mendapatkan solusi - bahkan untuk objek sebesar itu , pendekatan sangat bagus. Ini berarti bahwa kecepatan Ceres hampir tiga kali lipat oleh bantuan gravitasi. v f = 89.6 k m s - 1vi=30 km s−1 vf=89.6 km s−1 vf≈2U+v
Jadi, momentum terakhir Bumi adalah
Ceres adalah banyak pesanan dengan ukuran lebih besar dari satelit apa pun yang dapat kami luncurkan. Jadi kita tidak akan pernah bisa menggunakan pesawat ruang angkasa untuk mengubah orbit kita secara signifikan, dan bahkan asteroid yang nyaris hilang pun tidak akan banyak berpengaruh. Tapi, itu tidak menghentikan beberapa dari mencoba !
sumber