太空飞行的“抛掷”原理:重力辅助入门

　　“重力辅助”的概念已经被证明是探索我们的“后院”——太阳系的基础。这项技术甚至至少被用于营救一颗绕地球轨道运行的通信卫星，该卫星的运载火箭未能将它送入预定的地球同步轨道。

　　一些机器人宇宙飞船已经使用“重力辅助”技术在太阳的重力井中“高处”实现了它们的目标。航海家2号于1977年8月发射，飞越木星进行侦察，并沿轨道推进至土星。旅行者1号在接下来的一个月发射并做了同样的事情(在旅行者2号到达木星之前)。旅行者2号随后得到了土星的帮助，后来又得到了天王星的帮助，一路爬升到海王星和更远的地方。伽利略在沿孙恩轨道到达目的地木星时，从金星和地球各踢了一脚。卡西尼号从金星获得了两次助推，一次来自地球，另一次来自木星，以获得足够的动量到达土星。

　　“重力辅助”飞越技术可以增加或减少动量来增加或减少航天器轨道的能量。一般来说，它被用于太阳轨道，以增加航天器的速度，并在太阳系中向外推进，比其运载火箭能够做的距离太阳更远。由于飞越也会降低航天器的轨道动量，相对于木星，伽利略航天器通过在木星卫星木卫一前方的重力辅助飞越降低了其能量。这样，就有可能减少木星轨道插入所需的火箭推进剂的质量。彗星和其他在太阳轨道上的物体会偶尔自然地经历轨道的变化，因为它们碰巧经过一颗行星或一个月亮附近。

　　两艘航海家号宇宙飞船提供了一个经典的例子。它们是在土卫六三/半人马星座上发射的，目的地是土星和更远的地方。但是他们的运载火箭只能提供足够的能量让他们到达木星(土星的一半)。如果木星没有在正确的时间到达那里，宇宙飞船将会到达木星轨道附近的远日点(距离太阳大约5 AU或750，000，000千米)。他们的近日点应该在地球的轨道距离(1个天文单位或150，000，000千米)附近，他们应该一直在那个轨道上，直到一颗行星或其他什么东西导致它改变。

　　当然，他们的发射时间是经过计划的，所以木星正好在合适的时间滑行而过。飞船感受到木星的引力，开始向它坠落。飞船的速度使其在太阳轨道上接近木星，但还不足以撞击。当航海家号从木星“向上”爬升时，它相对于木星再次减速，最终达到了它前进时的速度。