一般的な双曲線軌道が見えてきた

双曲線軌道については、これまでの何回か、思考の途中経過をブログに掲げてきました。
しかし楕円軌道のように、衝突エネルギー(I)を使って上手く表せないだろうかと、
よせばいいのに、研究して見ました。

楕円軌道については、円軌道に対して、進行方向または進行方向逆に、
衝突した場合だけを考えてきたわけですが、


この図を見た時に、実は中心天体方向の衝突エネルギー(IV)については、
何も考えていなかったことに気づいたのでした。



双曲線の基準軌道(a)は、ロケット侵入の場合、
中心天体方向の動的エネルギー(AVR)でした。
ということは、基準軌道(a)をぐるぐる回っている天体、(ぐるぐるかよ)
基、周回している天体を考えた場合、
そこに中心天体の方向に動かすエネルギーが、
垂直方向の衝突エネルギー(IV)ではないかと。
そうすると、こんな軌道になるのではないかと、
妄想しました。

そして妄想を膨らめ、
もっと大きな衝突エネルギーだったらどんな軌道に!

この軌道は妄想ですが、
こんな感じではないかと、
これは振幅(f)が基準軌道半径(a)にかなり近づいた、
場合の妄想です。

それでは、妄想をもっと膨らめて、
振幅(f)が基準軌道半径(a)を超えたらどうなるか

こんな、感じではないかと。
これは、まさしく双曲線軌道。

ここで、
基準軌道上の静的エネルギー(Sa)は、影響圏にロケットが侵入した時の、
中心天体方向の動的エネルギー(AVR)です。
これは、基準軌道上(a)の位置エネルギーを基準0とすると、
振動(f)の位置の位置エネルギー(Pf)は、

で表せます。
ここで、位置エネルギーと書いてしまいましたが、
この位置エネルギーと同等の衝突エネルギー(IV)が、基準軌道(a)上で必要となり、
fの位置に行くまでに、衝突エネルギー(IV)を消耗し、
fの位置では、エネルギー総和がゼロになるはずです。
振幅(f)は、基準軌道(a)+近点距離(r)になります。

衝突エネルギー(IV)がわかっているとすると、
衝突エネルギー(IV)

近点(r)は、

r = f – a

になります。

まとめると

(1)周回天体の進行方向の衝突(水平衝突)と中心天体方向の衝突(垂直衝突)では、軌道形状が異なります。
(2)水平衝突は、基準軌道が移動し、そこを基準に単振動します。
(3)水平衝突は、衝突した位置の静的エネルギーの2倍の動的エネルギーになると、親が移動します。
(3)垂直衝突は、基準軌道を中心に、単振動します。
(4)垂直衝突は、基準軌道の静的エネルギーを超えると、双曲線軌道になり、影響圏を脱出し親が変わります。
(5)スイングバイのように、外部から影響圏に侵入した場合は、動的エネルギーを垂直方向と水平方向に分離し、
水平方向の動的エネルギーが静的エネルギーと同じになった時点で、影響圏に突入し、親が変わります。
垂直方向の動的エネルギーは、基準軌道の静的エネルギーになります。
基準軌道(a) から振幅(f)までに移動するために衝突エネルギー(IV)が必要になります。

までわかりました。
もう少しですな。

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