弹弓弹出太空怎么办呢

引力弹弓效应是怎么回事？有怎样的科学原理呢？

引力弹弓效应是指通过行星重力场来使太空探测船达到加速的效果，使它能够顺利甩向另一个目标。是一种引力助推的形式，在宇宙空间动力学里，引力助推可以通过行星和天体之间的相对运动和引力来改变飞行器轨道和速度。

既可以用来加速，也可以用来减速，可以有效地减少燃料和时间、计划成本等。

它的主要原理是外行星轨道比地球的运行速度要低，飞行器前往外行星的过程中，受到太阳引力的作用速度逐渐降低，最终速度比外行星的轨道运行速度低，这时候就需要运用一些机制来使飞行器速度增加，同时减少飞行时间。一、引力弹弓效应的科学原理太阳系中飞行器飞向内行星的轨道方向朝向为面向太阳，获得了加速度，飞行器飞往外行星时，其朝向则为背向太阳，速度降低。内行星比地球的轨道运行速度快，飞行器飞向内行星因为有太阳引力的作用，速度增加了，最终速度比目标行星的轨道运行速度高。同样的，外行星的轨道运行速度比往外行星的飞行器最终速度高，这时候需要运用引力弹弓效应来加速，虽然可以使用燃料助推，但燃料具有一定的重量。

二、引力弹弓效应存在一定局限在引力弹弓效应的实际运用过程中，存在一些局限性。比如行星和大质量天体的位置并不一定就是助推的理想位置，行星和大质量天体运行到理想的位置时需要一定的时间周期。引力和距离的平方也是成反比的，飞行器距离行星的距离越近，获得的助推力越大。

但飞行器有可能深入行星的大气中，造成损耗的能量要大于获得的引力助推能量。引力弹弓效应的应用非常广，效果也很显著，是一种行之有效的方法。科学家们进行太空探索时，总希望以最小的代价来达到预期的效果，需要制定合适的策略，引力弹弓效应就是其中具有代表性的一种。

引力弹弓的原理是什么，可以打个比喻吗？

很多人在影视剧中都听过“引力弹弓”这个词，但具体含义知道的不多。今天我们就来探究一下，这个经常出现在影视剧的物理名词，是什么意思！引力弹弓效应是一种利用其它大型天体引力场，来为航天器加速的一种方法。

想要成为地球的卫星，航天器需要达到第一宇宙速度（V1＝7．9公里／秒），想要成为太阳的卫星，需要达到第二宇宙速度（V2＝11．2公里／秒）。

而想要摆脱太阳引力，航天器就需要加速到第三宇宙速度V3＝16．7公里／秒，而平常音速也才340m/s。因此，航天器想要达到第三宇宙速度，就需要庞大的燃料支持，需要不停地加速，才能达到这个速度。但是航天器所携带的燃料是有限的，无可能无限提供能源，在加上航天器需要携带的设备问题。这限制了单纯用化学燃料加速的设想，需要其它的加速方式，综合一起给航天器加速，才能达到第三宇宙速度。

而引力弹弓，就是其中比较省力的方式之一，不需要燃料，只用通过大星球的引力，就能为航天器加速。原理就像你在旋转的同时，接住一个别人抛来的链球铁链，你用力将链球在自己身边旋转了一圈，把链球再抛出去。链球的速度加快了，而你的速度变慢了。

简单来说，就是巨大天体（旋转的人）的引力场（铁链），捕获了航天器（铁球）。天体以损失自身的势能和动能（天体的速度），来帮助航天器加速，满足机械能守恒。在这个过程中，天体的速度是会慢下来的，但由于航天器与天体相比太轻了，几乎可以忽略不计。

因此天体失去的速度（动能），也就可以忽略不计。具体原理如下；其实就是航天器借助天体的引力场，将天体和航天器变成一个整体，整体较重的部分（天体）会将自己的动能传递给航天器。航天器获得了动能后，又会逃离天体。

而损失的动能对于天体来说只是九牛一毛，无足挂齿。这种不用太大代价，就能为航天器加速的方法，就是引力弹弓。未来我们想要实现星际旅行，引力弹弓效应是不可或缺的方法之一。不过这种方法也存在一个致命的缺陷，那就是等待时间需要很久。

一颗星球只能加速一次，并且增加的速度也有限度。比如旅行者二号的引力加速；可见，旅行者二号通过土星加速时，出入速度为15km/s，最高速度为35km/s，离开时速度会降低到20km/s，总体来说增加了5km/s的速度。而木星、土星、天王星等行星在旅行者二号轨道上的机会，下一次需要等到22世纪。所以，赶时间的航天器，不太适合引力弹弓效应加速。

弹弓效应相关问题（天体加速）。

天体加速的根本在于运动速度坐标系之间的叠加，听来很抽象吧，不妨举一个例子来说明。假如现在有一颗人造卫星以10km/s的速度从左向右运动，而某行星以10km/s的速度从右向左运动。

两者相对速度是多少？20km/s。

卫星经过行星引力的作用后，改变了运动方向重新甩向正左方。在此期间，引力对其尽做功为0，所以其相对于恒星的动能保持不变。还是相对速度20km/s。然而对于静止坐标系，就出现了变化，卫星的运动速度登月行星运动速度和两者相对运动速度的叠加，也即是30km/s。

其获得的能量，来自于行星动能的损失。从某种程度来说，这和迎面向着火车丢一个橡皮球反弹加速的原理是一致的，通过小物体和大物体之间的相对运动来获得对于静止坐标系运动速度的增加。不过在具体的实施中，因为天体不能被简化为一个质点，所以不可能做到一开始所说，发生180°的转弯，其转向程度与天体质心的接近程度相关。

不过有一点是一定的，如果是迎面撞上某天体，将会获得加速，反之则会被减速。推荐一款游戏吧，坎巴拉太空计划，如果你能把卫星打上Kerbin（游戏中的“地球”），将会非常深刻的感受到这一点。

引力弹弓效应是怎么回事？

引力弹弓是大质量天体对小质量飞行器的一种加速效应。这种加速效应基于动量守恒。

当一个飞行器经过一个大质量天体，比如行星，运动方向会被天体的引力偏转，如果飞行器速度足够不被天体捕获，那么就会在被天体偏转一定角度后飞离该天体。

而飞行器在靠近天体和远离天体时会受到天体重力加速度的加减速，加速和减速是对称的，所以飞行器离开时与靠近时与天体的相对速度是一样的。但是由于天体本身存在速度，比如绕恒星公转的速度和自转的速度，而飞行器最终与天体相对速度不变，因此当与天体运动方向不同方向靠近然后以天体运动方向离开时，就会得到天体的公转速度。比如用效率最高的情况，飞行器以天体公转反方向进入天体引力场，偏转方向后从天体公转方向离开，那么它将增加天体公转速度两倍的速度，见下图：由于靠近前和离开后，飞行器与天体的相对速度不变，但是方向相反了，因此速度将变成原有速度V+天体公转速度U×2。由于动量守恒，飞行器增加的动量将降低天体公转的动量。

当然在两者质量相差巨大的情况下，这种变化可以忽略不计。除了可以通过窃取天体公转动量做引力弹弓，其实也可以通过窃取天体的自转角动量做引力弹弓，只不过一般天体的自转并不太快，质量也不大，产生的空间拖拽效应并不明显。担当有中子星黑洞这样转得快的大质量天体就不一样了。

比如电影《星际穿越》里，男主角库珀就利用了黑洞的自转做引力弹弓加速飞船。这是利用了广义相对论的一个现象：参考系拖拽。当大质量天体转动时，会对周围的空间产生拖拽，带动周围的空间跟着旋转，这就使空间产生一个指向转动方向的速度，利用这个就可以为飞行器加速了。

不过电影里，当时飞船已经在黑洞的引力场里了，所以它并不能直接通过空间拖拽加速后脱离黑洞引力场，而是必须往黑洞自转的反方向抛射质量。结果就是电影看到的，把失去能量的推进器全抛掉，然后飞船才获得足够的动量飞往目标星球。