11月13日淩晨，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，如此遠的距離，如此高的速度，我們禁不住要問，“羅塞塔”當初是怎麼追上它的？答案是因為“羅塞塔”採用了行星的“拉扯效應”、“跳板效應”。

　　那什麼是拉扯效應呢？其實，拉扯效應還有別的名字，比如重力助推、引力助推、彈弓效應等。那麼，引力助推到底是怎樣為航太器提速的？

　　“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型運載火箭發射升空，任務是在2014年追上目標彗星並釋放著陸器“菲萊”。在經過一段漫長而曲折的太空之旅後，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，實現首次地球引力助推；

　　2007年2月25日，“羅塞塔”接近火星，實現火星引力助推；

　　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。眾所週知，地球圍繞太陽運轉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。

　　當地球高速運動時，飛行器逐漸向地球靠近，然後貼著地球飛一段時間，最後離開——這就是引力助推的過程。

　　為什麼飛行器經過這種飛行後，相對於太陽來説，速度就會增加？原來，地球的引力非常大，對於靠近地球的物體，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。鐵鏈的一端係在飛行器上，當地球不斷運動時，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，飛行器相對於太陽的速度就大大地改變了。可以看出，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，而地球品質巨大，犧牲的這點角動量對地球不會有什麼影響。

　　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，飛行器是在地球的後面繞行，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，但是對於飛行器的影響卻是巨大的。

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

　　飛行器利用燃料獲得一個速度後，在前往外行星的過程中，因為是背向太陽前進，也就是在做遠離太陽的運動，所以，飛行器會持續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，飛行器的運作速度將低於外行星，比如天王星繞行太陽的軌道速度。如果不採取引力助推，現階段，我們將很難到達外行星，或者衝出太陽系。

　　同樣，飛行器在飛向內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，導致飛行器到達目標行星時，速度將遠大於內行星繞日軌道的速度。如果飛行器只是飛掠內行星倒也無妨，但是如果想進入環繞內行星的軌道，就必須要減速，減速也可以採用燃料，但是這無疑將增大飛行器的體積，結果就是耗資巨大，所以最好的辦法是利用內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，節約大量燃油，本質上就是節約了大量的資金。引力助推讓我們得以派出探測器到各大行星一窺究竟，好處太多自不必説。但天下沒有免費的午餐，引力助推的代價是什麼呢？

　　答案當然是時間。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年發射信使號水星探測器時，如果信使號直接飛到水星，並環繞水星運作，只要3個月左右的時間，這樣的飛行最節約時間。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射出去，成本極高。

　　在金錢面前，驕傲的科學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漫遊了6年多後才進入水星軌道。

　　稿件來源：蝌蚪五線譜 作者：寒木釣萌

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　　引力助推發現史

　　最早提出引力助推的科學家是蘇聯的尤裏·康得拉圖克。1918年，他在《致有志於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星的引力實現軌道初段的加速和軌道末段的減速。

　　後來，蘇聯科學家弗裏德里希·詹德在1925年的論文《星際飛行中噴氣推進的問題》中也提出了類似的構想。

　　以上兩人關於引力助推的想法都不太完整，直到1961年，美國數學家邁克爾·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飛行器，並減少飛行器在星際間飛行時的燃料消耗。

　　1959年，引力推進法得到了首次應用，當時蘇聯的探測器月球3號使用該法運作至月球背面並拍攝了該區域的照片。當時這一操作流程由克爾德什應用數學研究所設計。