引力彈弓效應是怎么回事？

宇宙航行哪家強？沒有光速引擎，就靠引力彈弓！

——宇宙物理學

01宇宙航行最重要的是什么？

茫茫宇宙，浩浩無窮，想要遨游其中，最重要的是什么呢？

答案毫無疑問，就是速度。

為什么呢？因為宇宙是在是太大了！

恒星之間的距離動輒上百光年，星系的直徑則上萬光年，星系之間的距離，也基本在上億光年了。

整個太陽系的直徑大約10萬個天文單位，也就是1.5光年；

太陽系所在的位置是被稱為“本星際云”的區域，這是一個形狀像沙漏，氣體密集而恒星稀少，直徑大約300光年；

銀河系的直徑約10萬光年；

整個宇宙我們目前觀測到的范圍有900億光年！

沒有速度，怎么跑那么遠？

02如何獲取速度？

在沒有光速引擎，曲率引擎，時空蟲洞這種科幻作平中的技術時，人類根本還達不到很高的、足以星際航行的速度。

最初，人類只能靠燃燒能源產生的反沖作用來加速；

后來雖然發現核能，但是目前還沒有利用到飛船的推進上；

還有一些特別的技術，比如利用光子的「光壓」，等等，這些都還有待繼續研究。

那么人類就這么慢騰騰下去么？

還好，還有引力彈弓！

這就是開篇我說的——宇宙航行哪家強？沒有光速引擎，就靠引力彈弓！

03引力彈弓

從上面的講解，可以知道，引力彈弓其實就是人類在宇宙中加速的一種方式。

下面簡單講一下，引力彈弓的原理。

先看一張示意圖：

一個飛行器，依靠一顆星體B（比如木星），進行引力彈弓加速。

注意紅色的軌跡，是飛船的軌跡（相對于星體B）；

首先以B為參考系分析：

飛船進入星體B的引力場時的速度V入B（相對于B）和離開星體B時的速度V出B（也是相對于B），大小是一樣的——原因是機械能守恒。

然后以太陽為參考系來分析：

V入B和V出B都要疊加一個VB，從圖上可以清楚的看到，V入A比V出A要小（短），也就是說，經過這個過程之后，飛行器的速度（相對太陽）增加了！

極限情況下，可以加速2倍VB之多！

這就是神奇的引力彈弓效應！

木星的運行速度大約為13km/s，那么經過一次彈弓的發射，飛行器可以提速最多26km/s！是個非常可觀的數字了！