スイングバイを理解しよう

kikiki39 @kikiki39

@kin_mokusei 「公転のエネルギー」というのは良く解りません、2体系であれば、相互の位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定のはずですが、運動量が交換されるというのが正確だと思います、 あと公転と言った時点で、衛星も含め太陽中心の軌道が前提では？

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

@ma_osa ありがとうございます。加速スイングバイを例に取ると、地球の公転の後ろ側から回り込んで加速していくので、（探査機が）地球に追突すれば速度が上がるように思うのですがいかがでしょうか？（それとも速度が上がった結果として追突でしょうか？）

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

@kikiki39 ありがとうございます。「公転のエネルギー」は惑星の持つ角運動量のことを言ったつもりでしたが、わかりづらくなってしまっていたのですね。前半の運動量の交換について、うまく言い換えられないかを考えてみます。

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@kin_mokusei 「その2」のほうがいいですね。「エネルギー」という言葉を使うと一般の人の認識と専門家との乖離が大きすぎます。

Ma Osa / どうか世界に平穏を @ma_osa

@kin_mokusei 図を書いてみました。概念的にはこんな感じでしょうか。(私も宇宙関係はただの素人ですので、うのみにしないで下さい。) pic.twitter.com/X9zhaDMwOk

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@kin_mokusei イメージとしてはショートトラックのリレーなんですけど、わかります？ youtube.com/watch?v=xLY8--…

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TTOSAKA（鳥坂） @ttosaka

@kin_mokusei @5thstar 宇宙では支えるものがないから、地球とぶさ2はどちらも引き合います。だから互いにおなじ運動エネルギーを交換します。でも、ぶさ2に比べて地球は果てしなく重いので、おなじエネルギー量でも2は凄くたくさん速度に代わり、地球は遅くなりません。

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@ttosaka @kin_mokusei そう、地球は重いので「ほとんど」遅くなりません、ですよね。質量の比に反比例する。

TTOSAKA（鳥坂） @ttosaka

@kin_mokusei @5thstar 太陽の回りを回っている地球を後ろから追いかけてスイングバイすると、結果的に回転している地球に引っ張られる形で先程のエネルギーと速度の交換が発生するので、スイングバイで加速出来ます。

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@ttosaka @kin_mokusei 逆に地球から追いかけられるようにすれ違うと地球に後ろから引っ張られる形で運動量の交換が発生するので遅くなる、ですね。

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@ttosaka @kin_mokusei 「エネルギー」という言葉を出すと、位置エネルギーと運動エネルギーの間でも入れ替わり続けるので話が複雑化しそう。

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

ありがとうございます。文章での補足が入りますから、詳しい話はそちらで補うことにします。自分の認識間違いの部分もわかり、とても助かりました。 RT @5thstar @ttosaka 「エネルギー」という言葉を出すと、位置エネルギーと運動エネルギーの間でも入れ替わり続けるので

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

@ma_osa 図まで書いてくださって、ありがとうございます！ とても嬉しいです。同人誌なので文章も入れますから、わかりやすい解説のための参考にいたします。

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

エネルギーの概念、その言葉を使わず説明しようとすると、とても悩みます。皆様のアドバイス、感謝します。

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

１．加速スイングバイ　まもなく「はやぶさ２」が行おうとしているのがこちらです。地球から見て太陽系の外側に向かう探査機がこれを行います。（続

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

地球は一年かけて太陽の周りを一周していますが（公転）、加速スイングバイの場合、この公転の方向の後ろ側から近づいてきます。（続

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

近づいてくるにつれ、探査機は地球の重力に引かれて軌道が地球側に曲がります。もしこの時、探査機の速度が遅かったならば、そのまま地球に落ちてしまいます。（続

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

第一宇宙速度から第二宇宙速度の間にあれば、つかまって衛星になります。けれど、第二宇宙速度以上のスピードが出ていれば、軌道は曲がるものの、墜落することなく飛び去ります。（続

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

公転していく地球の後ろ側から近づくので、探査機は地球を追いかけていくことになります。地球の重力によって前に向かって引っ張られつつ軌道を変え、放り出されることになります。前に向かって引っ張られるので、加速するのです。

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

２．減速スイングバイ　　減速スイングバイは、加速の逆を行います。探査機はまず、公転の前方から近づいてきます。軌道が曲がるしくみは、加速の時と変わりません。また、宇宙速度の話も同じです。（続

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

公転していく地球の前から近づくので、探査機は地球に追いかけられることになります。地球の重力に後ろから引っ張られつつ軌道を変え、放り出されることになります。引っ張られるのは同じですが、後ろ向きに引っ張られるので、減速されるのです。（続

金木犀@火箭迷 @kin_mokusei

スイングバイの仕組みをきちんと説明しようとすると、ベクトルや角運動量という物理学の初歩のお話が入ってきます。それではちょっとわかりづらくなってしまうので、ここでは思い切って単純化してお話をしてみました。　興味のある方は「角運動量の交換」で調べてみてください。（終

TTOSAKA（鳥坂） @ttosaka

@5thstar @kin_mokusei 図で説明すると、超わかりやすく説明できるんですけどね・・。地球の公転速度を犠牲にして、そこから宇宙機側の速度をもらってる。ってことを明確にわかるようにしてあげるのがキモなんじゃないかなーと自分は思ってます。

Fifth Star remembers Echofon & Tᴡitter ☀️🌟🔭 @5thstar

@kin_mokusei こういう風に追加してはどうでしょう？ 「じつはこの時、地球もその引き換えにごくわずか減速します。でもその割合は探査機と地球の重さの割合の逆なので、探査機はたくさん加速され、地球はほとんど減速しません」

大貫剛🇺🇦🇯🇵З Україною @ohnuki_tsuyoshi

@5thstar @kin_mokusei 地球のまわりを回ってると言うからわかりにくいですけど、地球に追い付かれて跳ねられると言うと簡単なような気がします。歩いてるのび太が車に跳ねられてポーンと吹っ飛ぶ。