11月13日凌晨，由“羅塞塔”號彗星探測器釋放的“菲萊”著陸器，成功登陸“67P/丘留莫夫-格拉西緬科”彗星，這是人類歷史上第一次讓探測器在彗星上登陸。

　　此刻，“67P”彗星距離地球5億千米，正以6.5萬千米的時速往太陽方向飛行，如此遠(yuǎn)的距離，如此高的速度，我們禁不住要問，“羅塞塔”當(dāng)初是怎么追上它的？答案是因為“羅塞塔”采用了行星的“拉扯效應(yīng)”、“跳板效應(yīng)”。

　　那什么是拉扯效應(yīng)呢？其實，拉扯效應(yīng)還有別的名字，比如重力助推、引力助推、彈弓效應(yīng)等。那么，引力助推到底是怎樣為航天器提速的？

　　“羅塞塔”四借引力助推

　　2004年3月2日，“羅塞塔”探測器由一枚阿麗亞娜5型運(yùn)載火箭發(fā)射升空，任務(wù)是在2014年追上目標(biāo)彗星并釋放著陸器“菲萊”。在經(jīng)過一段漫長而曲折的太空之旅后，2014年11月13日，由“羅塞塔”釋放的“菲萊”著陸器離開母船，登陸彗星。

　　“羅塞塔”的漫漫十年追星路，一共借助了地球的3次引力助推和火星的1次引力助推。

　　2005年3月4日，“羅塞塔”接近地球，實現(xiàn)首次地球引力助推；

　　2007年2月25日，“羅塞塔”接近火星，實現(xiàn)火星引力助推；

　　2007年11月13日，“羅塞塔”再次接近地球，第二次引力助推；

　　2009年11月13日，第三次接近地球，再次利用地球引力助推。

　　“羅塞塔”快跑

　　引力助推是如何實現(xiàn)的？“羅塞塔”主要是利用了地球的引力助推，所以就以地球來舉例子。眾所周知，地球圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度大約是每秒30千米，這個速度是很快的，比子彈、炮彈的初速度不知要快多少倍。

　　當(dāng)?shù)厍蚋咚龠\(yùn)動時，飛行器逐漸向地球靠近，然后貼著地球飛一段時間，最后離開——這就是引力助推的過程。

　　為什么飛行器經(jīng)過這種飛行后，相對于太陽來說，速度就會增加？原來，地球的引力非常大，對于靠近地球的物體，地球就像吸鐵石一樣，會把那個物體吸過來。這種“吸”是無形的，看不見摸不著，但確實存在。

　　整個過程就好像是地球拋出一根長長的隱形鐵鏈——引力。鐵鏈的一端系在飛行器上，當(dāng)?shù)厍虿粩噙\(yùn)動時，鐵鏈也在拉扯飛行器，不斷地改變飛行器的方向和速度。

　　在地球的這種拉扯下，飛行器相對于太陽的速度就大大地改變了?？梢钥闯?，飛行器相對太陽的速度增加，是以犧牲地球的角動量為代價的，而地球質(zhì)量巨大，犧牲的這點角動量對地球不會有什么影響。

　　另外，因為距離越近，引力就越大，所以我們可以得出，引力助推時，飛行器越靠近地球，所獲得的助推就越大。當(dāng)然，飛行器在接近地球的時候，也不能太靠近了，否則一頭栽在地球上，就虧大了。不過，這樣的情況是不會發(fā)生的，因為在使用引力助推時，飛行器的飛行路線是被精確設(shè)計好的。

　　能加速，也能減速

　　引力助推不光是用來提速，同樣，也可以用來減速。

　　在加速的過程中，飛行器是在地球的后面繞行，假如是在地球的前面，就會取得相反的效果——減速。

　　在減速的過程中，可以看成是飛行器在對地球進(jìn)行拉扯，這種拉扯會減少飛行器的角動量，卻會增大地球的角動量。這對地球的影響忽略不計，但是對于飛行器的影響卻是巨大的。

　　在太陽系進(jìn)行行星探測，或者要想飛出太陽系，引力助推是現(xiàn)階段一個必選的步驟。

　　飛行器利用燃料獲得一個速度后，在前往外行星的過程中，因為是背向太陽前進(jìn)，也就是在做遠(yuǎn)離太陽的運(yùn)動，所以，飛行器會持續(xù)不斷地受到太陽引力的拉扯而不斷減速，等到飛至外行星的周圍時，飛行器的運(yùn)行速度將低于外行星，比如天王星繞行太陽的軌道速度。如果不采取引力助推，現(xiàn)階段，我們將很難到達(dá)外行星，或者沖出太陽系。

　　同樣，飛行器在飛向內(nèi)行星比如水星的過程中，因為是做接近太陽的飛行，過程中將一直受到太陽的引力拉扯，導(dǎo)致飛行器到達(dá)目標(biāo)行星時，速度將遠(yuǎn)大于內(nèi)行星繞日軌道的速度。如果飛行器只是飛掠內(nèi)行星倒也無妨，但是如果想進(jìn)入環(huán)繞內(nèi)行星的軌道，就必須要減速，減速也可以采用燃料，但是這無疑將增大飛行器的體積，結(jié)果就是耗資巨大，所以最好的辦法是利用內(nèi)行星的引力助推來剎車。

　　以時間換成本

　　引力助推看上去美極了，因為給飛行器減少體重，節(jié)約大量燃油，本質(zhì)上就是節(jié)約了大量的資金。引力助推讓我們得以派出探測器到各大行星一窺究竟，好處太多自不必說。但天下沒有免費(fèi)的午餐，引力助推的代價是什么呢？

　　答案當(dāng)然是時間。所以，我們看到，“羅塞塔”為了追上“67P”彗星，花了10年多時間，而大部分時間就被花在不停地繞行地球和火星上了。

　　水星距離地球最近的時候大約只有9100萬千米。2004年發(fā)射信使號水星探測器時，如果信使號直接飛到水星，并環(huán)繞水星運(yùn)行，只要3個月左右的時間，這樣的飛行最節(jié)約時間。但是，這樣的旅途卻需要信使號攜帶非常多的燃料，這會增加信使號的重量，同時需要更大的火箭才能把它發(fā)射出去，成本極高。

　　在金錢面前，驕傲的科學(xué)家們也不得不低下頭，選擇在時間上做出犧牲——讓信使號在太陽系內(nèi)漫游了6年多后才進(jìn)入水星軌道。

　　稿件來源：蝌蚪五線譜 作者：寒木釣萌

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　　引力助推發(fā)現(xiàn)史

　　最早提出引力助推的科學(xué)家是蘇聯(lián)的尤里·康德拉圖克。1918年，他在《致有志于建造星際火箭而閱讀此文者》論文中，首先提出了在兩顆行星間飛行的飛船可以使用兩行星衛(wèi)星的引力實現(xiàn)軌道初段的加速和軌道末段的減速。

　　后來，蘇聯(lián)科學(xué)家弗里德里希·詹德在1925年的論文《星際飛行中噴氣推進(jìn)的問題》中也提出了類似的構(gòu)想。

　　以上兩人關(guān)于引力助推的想法都不太完整，直到1961年，美國數(shù)學(xué)家邁克爾·米諾維奇才最終完善了引力助推。他正確地指出，行星對飛行器施加的引力助推能夠推進(jìn)飛行器，并減少飛行器在星際間飛行時的燃料消耗。

　　1959年，引力推進(jìn)法得到了首次應(yīng)用，當(dāng)時蘇聯(lián)的探測器月球3號使用該法運(yùn)行至月球背面并拍攝了該區(qū)域的照片。當(dāng)時這一操作流程由克爾德什應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所設(shè)計。