引力彈弓是怎麼一回事?

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引力彈弓是怎麼一回事?

引力彈弓是航天器使用行星的引力進行加速或者減速的一種技術,這對於人類的探測器來說是一種非常常見的技術。原因是我們的深空探測動力技術不夠,為節省燃料起見,需要大質量的行星來提供加速,一般有如下幾種方式。

卡西尼從地球到土星,兩次金星引力彈射和一次地球引力彈射還有一次木星引力彈射,最終到達土星。

進入的角度與方向的不同,獲得的結果也不一樣,一般能達到目標天體公轉速度2倍的加速,這對於在深空探測寶貴的燃料來看絕對是一項免費的加油站。

加速:如果上圖理解起來有些困難,那麼GIF更容易理解一下

減速

總的來說,引力彈弓就是一種不花錢但時間漫長的加速技術,不限時間無人深空探測是沒有問題的,趕時間的救援或者在人登陸火星就得不償失了。


星辰大海路上的種花家

除了美國人當年的阿波羅登月之外,世界上所有的關於月球、金星、火星、木星等的探測活動幾乎都要用到引力彈弓效應,不然的話很多探測活動都將無法完成。


先解釋一下什麼叫做引力彈弓?說白了它就是利用行星的重力場來給航天飛行器加速,將它甩向目標,又被稱為引力助推或者繞行星變軌,其原理就是把行星當作"引力助推器"使航天器獲得更大的速度前往目標。

在人類航天史上,凡是進行深空探測的的航天飛行器基本都是經過引力彈弓效應加速的,如今全人類已經發生了近200顆深空探測器,比較著名的有旅行者號、先驅者號、卡西尼號、伽利略號、開普勒號、機遇號等等,其中以美國為最多,這些深空探測器在發射升空之後,根據前往目的地的不同,會經過諸如地球,金星,火星,木星等的引力彈弓效應加速,從而飛向更遠的深空的,質量越大的星球的引力彈弓效應越強,所以太陽系八大行星中,木星的引力彈弓效應極大,據說它的引力彈弓效應可以將飛行器甩出太陽系。



比如美國人往土星上面發射卡西尼號探測器,並非是讓它直接飛向土星,而是首先讓它飛往太陽系內的金星,通過金星的引力彈弓效應再加速飛向地球,接著通過地球的引力彈弓效應將它甩向木星,發射之後的三年兩個來月的時候終於到達了木星,接著依靠木星強大的引力彈弓效應開始飛向火星,終於在發射六年九個多月之後到達了目的地土星,期間卡西尼號飛行了幾十億公里,如果單靠目前的火箭推力的話,這是無法想象的。



可能有的朋友要問了,那麼為什麼美國人當年阿波羅登月計劃時為什麼不用地球的引力彈弓效應呢?這是因為他們造出了推力牛到無敵的土星5號火箭,可以把阿波羅登月和返回艙直接送往月球軌道。而美國人之所以要這樣做,也是因為每次都有宇航員參與的登月活動歷時不能太久,如果利用引力彈弓效應的話,不但耗時太長,而且容易夜長夢多,所以他們選擇了製造巨大的土星5號火箭來完成阿波羅登月計劃,如果其探測計劃不載人的話,美國人很可能不用土星5號火箭,而去利用地球的引力彈弓效應了。


看到這裡,可能朋友們大致都明白了,行星實際上就是天然的航天器發動機,通常只需要航天器做一下變軌就能利用,這樣省時省力省錢的買賣宇航學家們當然不會錯過?更何況目前人類的火箭技術還滿足不了深空探測呢!


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