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(3)

由弹性碰撞原理可知，石子投掷出去时的速度为2m/s，碰撞之后，由于弹性碰撞原理，碰撞后的石子的速度变为了22m/s，速度大幅提高了。
为什么要讲弹性碰撞原理呢？这是因为引力弹弓效应与弹性碰撞原理极为相似。只不过引力弹弓效应并没有发生真实的碰撞，而是利用了天体的引力效应。以地球为例，地球的运动速度约为30km/s，假设一个运动速度为5km/s的航天器以与地球运动方向相对的方向进入地球引力范围，那么此时它与地球的相对速度为35km/s，当它绕行地球之后，以与地球运动方向相同的方向离开地球时，它和地球之间的相对速度是不变的，仍然是35km/s，但此时地球与航天器在向同一个方向运动，所以要保证两者的相对速度仍为35km/s，此时航天器的速度就等于两倍的地球速度加上航天器的速度，也就是30 30 5=65km/s。这就是引力弹弓效应的加速原理。

在实际的应用过程中，由于每个天体的质量和速度都不相同，航天器进入天体引力范围的角度也不一样，所以所获得的加速效果自然也就不尽相同了。
曾经在1977年的时候，通过观测和计算发现，木星、土星、天王星和海王星都运行到了太阳的同一侧，如果此时发射航天器就能够依次利用这几个大质量的气态行星进行加速，是人类冲出太阳系的好机会，于是旅行者一号和二号依次发射升空了。当时旅行者二号航行到木星附近的时候，速度只有大约10km/s，而在利用了木星的引力弹弓效应加速之后，在离开木星的时候已经具备了35km/s的速度，远超第三宇宙速度，现在它已经运行到了距地球200多亿公里的地方。引力弹弓效应其实在很早的时候就已经被发现了，最先提出这一概念的是前苏联的科学家尤里，不过当时还无法对引力弹弓效应进行验证和计算，直到1961年，科学家米诺维奇才利用计算机对引力弹弓效应进行了精确的计算。