地球如何“逃离”木星?带你了解引力弹弓效应

春节期间上映的电影《流浪地球》以“硬科幻”的特点收获大量好评。“地球想逃出太阳系,为什么偏要走到离木星那么近的地方去?”在看完《流浪地球》后,很多人都有这样的疑问。电影和原著小说中都笼统地解释了一下其中的原理——引力弹弓效应。今天,人民网科普中国就带大家仔细了解一下什么是引力弹弓效应。

2019年2月17日,湖北省襄阳市,小朋友和家长在湖北省襄阳市科技馆航空航天展厅参观。(杨东/人民图片)

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依照影片中描述的流浪地球计划,人类给地球安装上万座巨大的重元素聚变发动机,它们被称作行星发动机,推动地球逃离年迈的太阳,飞往最近的恒星——比邻星。要让地球飞往比邻星,需要脱离太阳引力,只靠人造的发动机还不够,于是电影里让地球借助木星的引力弹弓。当地球靠近木星时,会被其强大的引力吸引,从而加快行进速度,由于木星本身也在绕太阳公转,所以木星吸引地球的同时,赋予了地球一部分速度,地球相当于被加速了,最后地球逃离木星的时候,会被木星像抛球一般抛出去,从而达到脱离太阳系所需速度。这就是引力弹弓效应。

引力弹弓效应不是新发现,苏联在1959年发射的“月球3号”探测器就利用了引力弹弓效应。在精确计算后利用天体的引力弹弓效应,可以在不消耗航天器本身能量的情况下,改变航天器的速度和前进方向,帮助航天器抵达目标。

在人类的航天征程中,引力弹弓效应的应用已十分广泛。首个进入星际空间的人类探测器“旅行者1号”在飞离太阳系前,就曾多次借助引力弹弓效应;“帕克”太阳探测器也曾7次借助金星的引力弹弓而逐渐逼近太阳,最终成为史上最靠近太阳的航天器。(靳力)

本文由钱学森空间技术实验室副主任刘乃金研究员进行科学性把关。