原理

「スウィングバイ」と「万有引力の法則」

「スウィングバイ」は、少ない燃料（推進剤）しか積めない惑星探査機が遠くまで行く時に惑星の重力を使って加速する方法。実は、これは「万有引力の法則」が関係しています。


リンゴの実が枝から落ちる様子をみたニュートンが発見したという話で有名な「万有引力の法則」。真相は、月が地球に向かって落下していく割合、加速度をニュートンは算出しました。その結果、「月が落ちるようにリンゴも落ち、リンゴが落ちるように月もまた、降ってきている」という、もともと月の話から「万有引力の法則」を発見したようです。

さて、という質量を持った物体とという質量を持った物体が距離で近づいているときに働く力のことを「引力」といいます。
（このときのは万有引力定数）

質量のリンゴを質量である地球が距離で近付いていると力でお互いに引き合っている。しかし、は、に比べ無視できるほど小さいので、リンゴは地球に引き寄せられ落下するように見える。

惑星の質量をとし、探査機の質量をとし、探査機が惑星に近づいていると考えましょう。距離が小さくなればなるほど、引力は大きくなります。つまり、探査機は惑星に、力で引き寄せられるというわけです。そのとき、探査機の速度は、進もうとする方向と惑星との引力との関係で、徐々に速くなります。しかし、探査機が惑星の後ろを通過して、惑星から離れようとすると、今度は逆に、力で引っ張られるために、探査機の速度は遅くなってしまい、結局は元の速度にもどり、探査機の進む方向が変わっただけになってしまいます。

ところが、実際の惑星は公転をしていますので話は複雑です。惑星は探査機を引き寄せながら、探査機に近づいているのです。そして、探査機が惑星の後ろを通過した後は、探査機と同じ方向へ進むことになるので、惑星に引き寄せられるときに増えた速度を相殺することはありません。最終的には、探査機は惑星の近くを通過することによって加速されることになります。