國立科學工藝博物館科學學習中心-教學資源-地球科學

行星軌道

展品名稱：行星軌道檯

課程主題：國中自然與生活科技國三上<我們的宇宙>

國小自然與生活科技第五上<美麗的星空>

展品位置：四樓科學開門廳2樓

展品說明：以行星軌道儀展示太空船受重力影響改變行進路線的原理。

以現在的燃料技術，太空船所攜帶的燃料數量，並不足以旅行到太陽系外圍的星球或衝出太陽系。重力彈弓就是一種藉助星球引力，使太空船改變路線以及加速的作法，以此來節省飛行燃料、時間與成本。重力彈弓不僅可以用於將太空船加速，也可以用來降低太空船的飛行速度。在規劃航道時，會刻意讓太空船經過某一（或數個）星球，經由星球的重力作用以及太空船本身的動力來加速。經重力加速後，太空船可獲得高於原速數倍的速度，並可以最少的燃料進行任務，雖然必須航行較遠的路程。

以重力彈弓來改變太空船軌道，和太陽系中的衛星與其他小型天體軌道改變的原因是類似的。例如來自太陽系外圍區域的彗星，便常常被大型天體（通常是木星）的重力給拋入內太陽系。根據克普勒行星運動定律，在沒有其他因素的影響下，軌道能量與角動量會守恆，太空船會以一個橢圓型的軌道環繞著一個較大的主天體運行。但是，當太空船靠近繞著同一個主天體運行的衛星時，這兩個小型物體之間會交換軌道能量與角動量。因為軌道能量與角動量的總和仍然維持恆定，所以，如果太空船獲得了軌道能量，那麼衛星的軌道能量便會減少。又因為軌道週期（環繞一圈所需的時間）與軌道能量成正比，因此當太空船的軌道週期變長了（彈弓效應），衛星的軌道週期就會縮短。不過因為衛星的質量很大，與影響其軌道的其他作用力相較之下，這樣的效應所造成的變化便顯得微不足道了。

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