探索太空，有时得向行星借力(2)

引力弹弓究竟是怎样实现加减速的？南京航空航天大学航天学院副研究员杨洪伟表示，如果航天器从行星运动方向的前侧飞越，那么行星的引力就会把航天器向后拽，这样的引力弹弓效果就是减速。
“引力弹弓在改变航天器速度大小的同时，也改变其速度方向，这能够帮助人类完成一些特殊任务。”龚胜平谈到，比如1990年欧洲太空局（下称欧空局）和NASA联合研制的“尤利西斯号”航天器的目标是太阳极地观测，其环日轨道面和地球公转的黄道面几乎垂直。“尤利西斯号”飞行过程中受到木星的拽拉，使轨道向上弯曲，成功被甩入环太阳极地轨道。
任务愈发复杂 应用领域多样
“随着深空探测任务要求越来越高，引力弹弓的方案也日益复杂。”龚胜平说道，当时“水手10号”的目标只是飞越水星，后来为了更全面地探测水星，各国开始发展能够长期围绕水星工作的卫星，这要求探测器在到达水星附近时的速度更低，以被其捕获，
这需要更多次借助引力弹弓减速。2004年NASA发射的“信使号”水星探测器先后1次飞越地球、2次飞越金星、3次飞越水星减速；2018年10月发射的由欧空局和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）联合研制的“比皮·科伦坡”水星探测器更是计划通过飞越1次地球、2次金星、6次水星才进入环水星轨道。
龚胜平称，航天器利用同一天体多次加速或减速，需要二者能够多次相遇，轨道设计难度大大增加。这种方式被称作“共振借力”，已成为引力弹弓领域的研究重点之一。
除了任务越来越复杂，引力弹弓的潜在应用领域也越来越广。杨洪伟补充道，2005年欧空局承办第一届国际空间轨道设计竞赛，竞赛题目是“拯救地球”，即设计拦截器空间飞行轨道使其以最大的相对动量撞击目标小行星。NASA喷气推进实验室（JPL）最终摘得冠军。JPL提出的方案正是通过木星和土星的强大引力弹弓效应克服拦截器绕太阳公转的“顺行”速度，使其轨道相对小行星“逆行”，从而与目标“迎头相撞”。2012年JPL承办第六届国际空间轨道竞赛，竞赛题目是利用引力弹弓效应使探测器连续飞越木星的四个卫星，并力争实现对卫星表面区域的全覆盖。
杨洪伟表示，引力弹弓的应用已经从竞赛概念走进了现实任务。NASA准备在2023年发射的“欧罗巴快帆”（Europa Clipper）探测器正是计划通过连续飞越木卫二、木卫三、木卫四实现对木卫二的45次飞越探测。