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每個行星都是個天然的宇航發動機,巧妙利用可讓航天器速度翻倍

對宇航技術不了解的朋友可能不知道「引力彈弓」是怎麼一回事,其實它就是航天器利用宇宙中星體的引力進行加速或者減速的技術,實際上這種技術的應用很常見,除了地球軌道上的人造衛星以及美國人的阿波羅登月活動之外,人類發往遙遠空間的航天器基本上都會應用到這種技術,比如早些年美國人發射的旅行者號、先驅者號、伽利略號、卡西尼號、朱諾號、新視野號等探測器,都應用到了金星,地球,火星,木星等的引力彈弓效應,其目的就是等航天器一步步加速,使其具有更快的速度,但是到了目的地之後,則會利用某星體進行引力彈弓效應下的減速了。

引力彈弓效應也會在一些天然的流浪天體中出現,當它們路過大型天體的時候,其軌道往往就會被這種效應所改變。人類技術操控的引力彈弓效應可以使航天器在節省大量燃料的情況下獲得更快的速度,而且也彌補了火箭發射推力的不足,比如我們向木星、土星等天體發射探測器,地球現有的火箭包括重型獵鷹9號的推力都不夠用,那怎麼辦呢?一個好方法就是將航天器發射到太空中之後,利用地球火星等的引力彈弓效應進一步加速,以獲得飛往木星土星等遙遠天體的速度,這樣就可以到達目的地了,不過這種方法的一個缺點就是比較耗時,另外就是需要對航天器進行精準的入軌、先前的計算和入軌的技術都不能出差錯,不然就會前功盡棄,但是如果成功的話將可以獲得相當於天體公轉速度兩倍的速度。

通常質量越大的星球其引力彈弓效應越強,所以太陽系八大行星中,木星的引力彈弓效應極大,所以它也格外受到宇航學家們的重視,據說它的引力彈弓效應可以將飛行器甩出太陽系,旅行者號的速度就主要是靠木星的引力彈弓效應做到的。

而美國人發射的卡西尼號探測器所經歷的引力彈弓效應尤為複雜,土星在我們地球軌道的外側,但是卡西尼號發射之後,卻是飛往了地球軌道內側的金星,利用金星的引力彈弓效應後又飛向地球外側,經過變軌之後,重新飛往金星,又利用了一次金星的引力彈弓效應,之後它直接飛往地球,通過地球的引力彈弓效應進一步加速後甩向了木星,發射後三年零六個月到達火星,又利用木星強大的引力彈弓效應開始飛向土星,直到發射六年九個多月之後才到達了土星,卡西尼號可以說是繞了一大圈,飛行了幾十億公里,但是它最終到達了目的地。

其實之所以這樣做,也是因為人類還造不出直接將航天器發往遙遠天體的火箭,如果單靠火箭發動機來助推讓卡西尼號到達土星的話,所需要的火箭要比美國人發射阿波羅登月的土星5號還要大得多,其實人類歷史上最大最重的火箭土星5號,也只是做到了把載人飛船阿波羅號直接發射到了距離地球最近的天體月球上而已。

所以,正因為引力彈弓效應的存在,很多大型天體都可以作為航天器的助推發動機或減速器,今後我國的太空探索計劃也將更多地走向深空,對引力彈弓效應的利用也將會越來越多。

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