스윙바이 원리

스윙바이 (Swing-by)는 Gravity Assist Maneuver (중력 도움 이동) 또는 Gravitational Slingshot (중력 새총)이라고도 한다. 스윙바이는 행성의 중력을 이용하여 우주선의 속도를 변화 시키는 방법을 의미한다.

다음 그림과 같이 움직이고 있는 행성에 우주선이 접근한 후 빠져 나가면 우주선의 속도는 처음 V₁에서 V₂로 증가한다. 우주선이 행성에 접근할 때는 중력에 의해 가속이 되고 행성을 빠져 나올 때는 중력에 의해 감속이 되지만 가속과 감속이 동일하지는 않다. 아래 그림에서는 행성이 움직이는 방향으로 속도가 증가하지만 우주선이 행성에 접근하는 방향에 따라 속도가 감소할 수도 있다.

행성이 움직이지 않고 정지해 있다면 우주선의 속도 증가가 없겠지만 행성이 움직이고 있기 때문에 우주선의 속도가 증가한다.

스윙바이를 이해하기 위한 흔한 예는 다음 그림과 같이 60km/h의 속도로 움직이는 자동차를 향해 10km/h의 속도로 공을 던지면 자동차에 맞고 튕겨져 나오는 공의 속도는 70km/h로 속도가 증가한다. 자동차에서 봤을 때는 공이 70km/h로 와서 10km/h로 튕겨나가는 것으로 보이지만 자동차 밖에서 볼 때는 공이 10km/h로 와서 70km/h로 튕겨져 나가는 것으로 보인다.

스윙바이는 행성이 이동하면서 우주선을 끌어서 던진다고 생각할 수도 있다. 스윙바이를 통해 우주선의 운동 에너지는 증가하고 행성의 운동 에너지는 감소한다.