《流浪地球》中的引力弹弓效应是怎么回事？

　　引力弹弓效应就是利用大型天体的引力场，来给较小物体进行加速的一种方法。

　　在最近上映的《流浪地球》中，地球利用木星引力进行加速，让很多人知道了“引力弹弓”一词；试想我们在打乒乓球时，一个慢速球过来，我们一拍子回过去，就能把乒乓球加速到很高的速度。

　　天文学上的引力弹弓效应，和球拍击打乒乓球的原理类似，只是引力弹弓中起作用的是引力，所以没有直接接触，引力弹弓作用过程属于完全弹性碰撞，被加速物体和天体满足能量守恒和动量守恒。

　　从天体的引力场来看，被加速物体的势能和动能在相互转化，并满足机械能守恒，所以小物体进入天体引力场和离开天体引力场时，相对于天体的动能是相同的。

　　但是天体本身就在运动，小物体离开引力场的位置发生了变化，这就导致小物体离开引力场后，相对于其他参考系的速度有变化，只要精确控制飞行器切入引力场的角度，就可以实现加速。

　　引力弹弓效应在航天领域经常使用，有时候用来加速飞行器，有时候用来改变飞行器的方向，比如阿波罗13号飞船，在离开地球轨道后服务舱发生事故，导致此次计划终止，但是飞船没有足够燃料让飞船掉头，只能飞到月球后，再利用月球的引力弹弓效应进行转向。

　　在1977年发射的旅行者一号和二号，就是利用了太阳系176年一遇的行星特殊排列，使得探测器最多可以利用四颗行星进行引力弹弓加速，大大节省了燃料。

　　比如旅行者二号就利用了木星、土星、天王学和海王星进行引力加速，如下图：

　　（1）离开地球阶段

　　1977年9月5日，探测器彻底脱离地球引力后，速度大约是30km/s，没有达到太阳逃逸速度，然后远离太阳，探测器的速度降至大约10km/s。

　　（2）木星加速阶段

　　1979年7月9日，探测器进入木星引力范围，速度被加速到大约25km/s，离开木星后速度还有大约15km/s，此时已经达到了太阳逃逸速度。

　　（3）土星加速阶段

　　1981年8月25日，经过土星的引力弹弓效应加速度后，速度最高达到了35km/s，离开土星后还有大约20km/s的速度。

　　（4）天王星和海王星加速阶段

　　1986年1月24日和1989年8月24日，探测器分别在天王星和海王星的引力弹弓效应下，均得到了一次加速过程，最终离开海王星的速度大约为17km/s，已经远远大于此处的太阳逃逸速度。

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