初始速度不够，如何给航天器进行加速？引力弹弓效应的加速原理(2)

在现实之中，航天器发射的时候是很难达到这么高的初始速度的。
原因有两个，一个是受限于人类现有的科学发展水平，另一个则是要考虑燃料的节约问题。想要提高航天器的发射速度就势必要消耗更多的燃料，而携带更多的燃料又会增加运载火箭的负担，所以在实际的航天工程中，往往发射的初始速度并不高，达不到摆脱相应引力场的要求，但是这些航天器会在进入宇宙空间之后进行加速，而为这些航天器加速的就是宇宙中各种各样的天体，而这些天体之所以能够成为加速器，就是源于引力弹弓效应。
以嫦娥四号月球探测器为例，它就是利用了地球的引力弹弓效应进行加速，因为搭载嫦娥四号的长征三号乙型运载火箭的初始速度不足以将它送入月球轨道，所以在发射升空之后，利用了地球的引力弹弓效应实现了加速，最终成功进入了月球轨道。

那么引力弹弓效应到底是怎么回事，它的加速原理是怎样的呢？
首先，我们引出一个概念，那就是弹性碰撞。假设有一面墙，我们向墙上投掷一枚石子，石子撞击墙壁后反弹，在不考虑空气阻力以及引力影响的情况下，这枚石子在撞击前和撞击后的相对速度应该是相等的，也就是说这枚石子投掷出去的时候是每秒2米，那么撞击墙壁后反弹回来的速度也应该是每秒2米。
当然，墙壁是不会动的，我们现在把墙壁换成一辆正在向我们驶来的汽车，它的速度为每秒10米，我们向它投掷石子，因为石子与汽车的运动方向是相对的，所以它们的相对速度就是10 2=12m/s。当石子撞击汽车反弹之后，它与汽车的相对速度依然是不变的，但此时石子与汽车的运动方向是相同的，所以石子的速度就是10 12=22m/s，石子的运动速度是22m/s，而汽车与石子同向运动，汽车的速度为10m/s，所以二者的相对速度仍然是12m/s。这就是弹性碰撞原理。