美國(guó)航空航天局和歐洲航空航天局合作研究的“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器，在美國(guó)東部時(shí)間2004年6月30日（北京時(shí)間7月1日）抵達(dá)預(yù)定軌道，開(kāi)始“拜訪”土星及其衛(wèi)星家族．質(zhì)量為m的“卡西尼”號(hào)探測(cè)器進(jìn)入繞土星飛行的軌道，先在半徑為R的圓形軌道Ⅰ上繞土星飛行，運(yùn)行速度大小為υ₁．為了進(jìn)一步探測(cè)土星表面的情況，當(dāng)探測(cè)器運(yùn)行到A點(diǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)向前噴出質(zhì)量為△m的氣體，探測(cè)器速度大小減為υ₂，進(jìn)入一個(gè)橢圓軌道Ⅱ，運(yùn)行到B點(diǎn)時(shí)再一次改變速度，然后進(jìn)入離土星更近的半徑為r的圓軌道Ⅲ，如圖所示．設(shè)探測(cè)器僅受到土星的萬(wàn)有引力，不考慮土星的衛(wèi)星對(duì)探測(cè)器的影響，探測(cè)器在A點(diǎn)噴出的氣體速度大小為u．求：
（1）探測(cè)器在軌道Ⅲ上的運(yùn)行速率υ₃和加速度的大�。�
（2）探測(cè)器在A點(diǎn)噴出的氣體質(zhì)量△m．

美國(guó)東部時(shí)間2007年9月27日早7時(shí)20分，美國(guó)航空航天局（NASA）的“黎明”號(hào)探測(cè)器從佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心順利升空，計(jì)劃在未來(lái)8年時(shí)間里飛抵位于小行星帶的終點(diǎn)站．“黎明”號(hào)探測(cè)器使用離子發(fā)動(dòng)機(jī)，與傳統(tǒng)的航天器化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)不同，新型發(fā)動(dòng)機(jī)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)電能電離惰性氣體氙氣的原子，產(chǎn)生時(shí)速達(dá)14.32萬(wàn)千米的離子流作為推動(dòng)力，“黎明”號(hào)上安裝了3個(gè)離子推進(jìn)器和2個(gè)巨大的太陽(yáng)能板，雙翼間距近20米，足以為它提供穿越太空的能量，燃料利用效率是傳統(tǒng)化學(xué)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的10倍． 離子推進(jìn)器是新一代航天動(dòng)力裝置，可用于衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道修正．推進(jìn)劑從圖中P處注入，在A處電離出正離子，BC之間加有恒定電壓，正離子進(jìn)入B時(shí)的速度忽略不計(jì)，經(jīng)加速后形成電流為I的離子束后噴出．已知推進(jìn)器獲得的推力為F，單位時(shí)間內(nèi)噴出的離子質(zhì)量為J，為研究問(wèn)題方便，假定離子推進(jìn)器在太空中飛行時(shí)不受其他外力，忽略推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)速度．
（1）求加在BC間的電壓U；
（2）為使離子推進(jìn)器正常運(yùn)行，必須在出口D處向正離子束注入電子，試解釋其原因．