米诺维奇和引力弹弓效应

迈克尔米诺维奇。

迈克尔·安德鲁·米诺维奇(约1936)是美国数学家。他改变了人们对火箭推进的飞行器如何在太阳和星际空间中航行的普遍理解。1961年，米诺维奇在加州大学洛杉矶分校读研究生，米诺维奇用当时最快的计算机IBM 7090解三体。

IBM-7090体积庞大，但运算速度很慢。虽然是当时最快的电脑，但比今天最差的笔记本电脑差远了。就是慢，而且用起来特别贵。一旦开启，一小时就要1000美元。米诺维奇用这台计算机做了许多模拟，并在1962中阐述了自己的答案。重力弹弓(又称重力助推)技术最早被发现。

什么是引力弹弓效应？

引力弹弓效应是利用行星或其他天体的相对运动和引力来改变飞行器的轨道和速度，从而节省燃料、时间和规划成本。重力弹弓不仅可以用来加速飞行器，也可以用来降低飞行器的速度。在太阳系中，由于飞向内行星的飞行器轨道方向是朝向太阳的，所以可以获得加速度；但飞行器飞向外行星的速度会因为背对太阳飞行而逐渐降低。

通常，火箭推进是飞行器加速和减速的重要方法之一。但火箭推进需要燃料，燃料有重量，即使增加少量载荷，也要考虑用更大的火箭发动机把飞行器发射出地球。使用重力助推定律的飞机可以加速和减速，而无需携带额外的燃料。

此外，在合适的条件下，大气刹车也可以用来使飞机减速。如果可能的话，可以将两种方法结合起来，最大程度的节省燃油。

什么是引力弹弓效应？

更一般地说，当航天器接近一颗行星时，它会受到其引力的吸引。由于行星本身是绕着太阳高速旋转的，它会拖着飞船一起跑，从而把自己的速度传递给飞船。这样，飞船只要不被星球捕获，就能获得星球提供的额外速度，所以能以比以前高得多的速度甩出去。

换句话说，这个星球成了加速飞船的太空加油站，你可以把这个物理过程理解为搭便车。如果一个人在路上跑，他的速度总是有限的。但如果他跑在一辆敞篷火车上，他的速度就会和火车的速度叠加，大大增加。

引力弹弓效应的应用

引力弹弓效应是人类航天史上具有里程碑意义的发现。在万有引力弹弓发现之前，人类发射的宇宙飞船甚至无法到达火星，而在那之后，人类有了探索整个太阳系的能力。第一次使用重力弹弓效应的任务是先锋10。它在1973和12经过木星，使用重力弹弓提高速度。

1977年发射的航海家1，成为距离地球最远的人造飞行器，也是第一个通过引力弹弓效应离开太阳系的人造飞行器。目前，旅行者1仍在沿双曲线轨道飞行，进入星际介质，成为星际航天器。同样发射于1977的旅行者2号也通过火星的引力弹弓加速飞向天王星和海王星，成为第一艘造访天王星和海王星的航天器。

图为“旅行者2号”的航线图，先被木星的引力弹弓抛向土星，再被金星的引力弹弓抛向天王星，再被天王星的引力弹弓抛向海王星，最后被海王星的引力弹弓抛向外太空。在重力弹弓的帮助下，“旅行者2号”同时前往这四个星球。