张朝阳称引力弹弓真实存在是真的吗

张朝阳称引力弹弓真实存在是真的吗_引力弹弓效应是什么

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张朝阳称引力弹弓真实存在是真的吗?

《流浪地球2》中，地球通过引力弹弓实现逃离银河系的情节让观众叹为观止。但其实这并不是凭空想象，#原来旅行者号是引力弹弓的最佳实例。张朝阳在1月27日的物理课上也讲述了这部分的物理知识，并在微博发文称，早在1977年，旅行者号就利用了这个点。

引力弹弓效应是什么?

春节期间上映的电影《流浪地球》以“硬科幻”的特点收获大量好评。“地球想逃出太阳系，为什么偏要走到离木星那么近的地方去?”在看完《流浪地球》后，很多人都有这样的疑问。电影和原著小说中都笼统地解释了一下其中的原理——引力弹弓效应。今天，人民网科普中国就带大家仔细了解一下什么是引力弹弓效应。

依照影片中描述的流浪地球计划，人类给地球安装上万座巨大的重元素聚变发动机，它们被称作行星发动机，推动地球逃离年迈的太阳，飞往最近的恒星——比邻星。要让地球飞往比邻星，需要脱离太阳引力，只靠人造的发动机还不够，于是电影里让地球借助木星的引力弹弓。当地球靠近木星时，会被其强大的引力吸引，从而加快行进速度，由于木星本身也在绕太阳公转，所以木星吸引地球的同时，赋予了地球一部分速度，地球相当于被加速了，最后地球逃离木星的时候，会被木星像抛球一般抛出去，从而达到脱离太阳系所需速度。这就是引力弹弓效应。 引力弹弓效应不是新发现，苏联在1959年发射的“月球3号”探测器就利用了引力弹弓效应。在精确计算后利用天体的引力弹弓效应，可以在不消耗航天器本身能量的情况下，改变航天器的速度和前进方向，帮助航天器抵达目标。 在人类的航天征程中，引力弹弓效应的应用已十分广泛。首个进入星际空间的人类探测器“旅行者1号”在飞离太阳系前，就曾多次借助引力弹弓效应;“帕克”太阳探测器也曾7次借助金星的引力弹弓而逐渐逼近太阳，最终成为史上最靠近太阳的航天器。

引力弹弓原理

引力弹弓是一种利用天体引力与公转速度给航天器加速的一种手段!但这仅仅是对于星际推进技术那么差的人类来说有效，如果人类能轻而易举的加速到每秒成百上千公里速度的话，还需要“引力弹弓”技术吗?但很明显，我们达不到这个技术，所以还是先来了解下引力弹弓是咋回事吧!

上图是天体引力对航天器加速原理以及加速效果示意图，当航天器进入天体的引力场后会被天体所吸引，但与此同时天体是公转的，比如木星的公转速度约为13.07KM/S，因此航天器会在引力的作用下被天体带着在公转轨道上运动一阵，当它离开行星轨道时获得了行星对它的加速!当然这是以消耗行星在轨道上的线速度为理论基础的，因为航天器和行星都保持动量守恒!

当然右侧火车与球体的弹性碰撞原理来理解会更简单一些，火车运行速度50KM/H，球体速度是30KM/H，那么其碰撞离开的瞬间速度就是130KM/H!但航天器与天体之间的关系是引力维系，不过却是异曲同工!

旅行者二号在通过个气态天体加速后的速度增量，在到达木星轨道时是尚未超过木星轨道的逃逸速度18.5KM/S的，但经过木星引力弹弓一次加速后即已经达到逃逸速度，当然这仅仅是逃逸，但速度仍嫌不够，因此还利用了土星、天王星以及海王星的加速，但加速的速度一次比一次低，因为这几个天体越往外，公转速度越低：

木星公转速度：13.06公里/秒

土星公转速度：9.64公里/秒

天王星公转速度：6.81公里/秒

海王星公转速度：5.43公里/秒

假如我们离开太阳系能达到200KM/S，那么这一点点速度我们还能看得上吗?绕路去一下木星多出来的时间这点速度远不足以弥补!引力弹弓尽管非常节省燃料，但却极其浪费时间，因此从根本意义上来说，这是不得已而为之，并非是要去利用行星的引力加速!

旅行者2号通过几乎所有能加速的四颗大型行星!当然这与发射时机选择有非常大的关系，因为其用加速道路上几乎不用很大的绕路即可连续四颗天体的引力加速!

2006年1月19日发射的“新视野号”就只利用了一次木星的引力弹弓就直接飞向冥王星，一来木星公转周期为11.86年，机会还是比较多，二来新“视野号”速度足够，即使不用引力弹弓也能达到逃逸速度，当然顺路的话为什么不利用一下呢?因此我们在“新视野号”前往冥王星的路途上又一次见到了经典的引力弹弓技术!