科学上网——星际迷航中的引力弹弓

引力弹弓是大型天体对小型飞机的加速作用。这种加速效果基于动量守恒。当飞机通过诸如行星的大型物体时,运动方向被天体的重力偏转。如果飞机的速度不足以被天体捕获,它将在被天体偏转后飞离天体。当飞机靠近天体并远离天体时,它将通过天体的加速而加速和减速。加速和减速是对称的,因此飞机的相对速度与靠近天体的速度相同。然而,由于天体本身的速度,例如围绕恒星的轨道速度和旋转速度,以及当天体移动时飞机的相对速度最终不会与天体保持不变。一个不同的方向,然后离开天体运动的方向,获得天体。革命速度。例如,在最有效的情况下,飞机在天体的相反方向上进入天体的重力场,然后偏离天体的方向。然后它会使天体的速度提高两倍,速度如下图所示:飞机与天体的相对速度相同,但方向相反,所以速度将变为原始速度V +天体速度U×2。(引力弹弓的变化)随着动量的保持,飞机的增加动量将减少天体旋转的动量。当然,如果两者之间的质量差异很大,这种变化可以忽略不计。除了通过重力弹弓偷天体之外,还可以通过窃取天体的角动量来窃取弹弓,但是天体的旋转不是太快,质量不是很大,而且由此产生的空间拖曳效果并不明显。但是当有一颗中子星黑洞时,快速转向的高质量天体就不一样了。例如,在电影《星际穿越》中,男主角库珀使用黑洞的旋转来制作重力吊索以加速航天器。这是一种使用广义相对论的现象:参考系统被拖拽。当质量天体旋转时,它将拖动周围空间并驱动周围空间旋转。这导致空间产生指向旋转方向的速度,该速度可用于加速飞行器。
(由旋转黑洞产生的空间拖动——参考系统ssr 科学上网拖放)然而,在电影中,航天器已经处于黑洞的引力场中,所以它不能直接被空间拖拽逃脱黑洞的引力场,但必须在黑洞旋转的相反方向投掷质量。结果是电影看到的东西,扔掉了失去能量的螺旋桨,然后航天器获得足够的反向动量飞向目标行星。 (《星际穿越》中的引力弹弓)

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