卡西尼号土星探测器-世界未解之谜官方网站-中国科普知识

　　接下来，一个离开地球轨道的探测器进入另一个行星轨道时，很可能被这颗行星俘获，那么在接近该行星时给探测器一个适当的力，就可以使它被该行星捕获而改变轨道转而绕行星飞行。这就像火车换轨一样，探测器这时就是从一个轨道换到另一个轨道。但由于各大星体都是在不断地运动着，因而从地球通向众行星的道路，就不像地球上火车轨道那样简单直观。

　　利用“引力跳板”
　　掌握了各大行星的公转规律、以及太阳和各大行星引力场的秘密，我们真的可以开始发射探测器了。
　　由于从地球飞往行星的路途遥远，火箭不能带更多的燃料，必须尽可能节约燃料，选择一条飞往行星的捷径。1925年奥地利科学家霍曼首先提出飞向行星的最佳轨道只有一条，就是与地球轨道及目标星轨道同时相切的双切式椭圆轨道，这条椭圆轨道与两条公转轨道相切时倾角相同。这条最佳轨道叫霍曼转移轨道。它利用地球和行星的公转运动，使探测器仅在初始阶段得到必要的速度，然后大部分时间是惯性飞行，这就节省了燃料，只是飞行的时间较长。
　　如果被探测的天体离地球较远，为了节省发射能量，通常先用较小的速度飞行，然后在航行过程中借助行星的引力来加速或改变探测器飞行方向，从而最终飞向目标。这种借助行星引力支援的飞行，通常称为“引力助推”。这就是说，在星际航行中可以利用行星的引力作用改变探测器的运动速度和方向，从而可以在没有任何动力消耗的情况下对探测器加速，从而继续行程。这就像蛙跳一样，不断从一颗行星跳向另一颗行星，因此引力助推又被形象地形容为“引力跳板”。

　　从地球到土星的情况正是如此，地球与土星之间即使最短距离也有12亿千米，从地球要穿越火星轨道、小行星带、木星轨道才能到达土星，而且是逆着太阳引力场的方向飞行，所需的能量更大。

　　“卡西尼”号探测器长6.6米，宽3.9米，总重将近6吨，相当于三只成年大象的体重，在路途遥远并且逆太阳引力场飞行的情况下，即使用目前推力最大的“大力神4B”火箭也无法把这个庞然大物直接送达土星，连送达木星都不可能！因此它只能通过多次借力飞行，利用金星、木星等的引力来完成这次“长征”。

　　引力助推如何起作用
　　那么，“引力助推”是如何起作用的呢？
　　“引力助推”可以帮助探测器在不耗费大量助推剂的情况下，飞往遥远的外行星执行探测任务。当探测器接近行星时，行星好像以一根弹力强大的橡皮筋套住宇宙飞船，拉住它一起快速绕着太阳跑。当探测器以切线飞越行星时，行星像是弹弓一样，将探测器以一定的角度由另一方向甩射出去，达到不费燃料就能加速并急转弯的目的。

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