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引力助推与行星际飞行引力助推是星际飞行中常用的一种技术，应该属于天文动力学的研究范畴。它通过充分利用太阳系中行星的轨道运动来改变星际飞船的运行轨迹和速度，通常被使用在外行星探测的计划中。比较著名的几个探测计划，如旅行者、伽利略、卡西尼等，其间都采用了这项技术，不仅达到了增加探测器速度的目的，还使它们在飞行途中可以顺便研究其他行星，一举多得。行星际飞行中最简单也最经典的轨道是霍曼转移轨道，轨道呈椭圆形，近地点在地球附近，远地点则位于目标行星，这样的轨道在金星和火星探测中经常被采用，但对于类木行星探测，其耗时长、所需能量多，并不经济。但如果采用引力助推，就可以将探测器先发射到距离地球较近的行星附近，经该行星的加速后再令其飞往目标行星，所需能量大大减少。简单看来，相对于所利用的行星，当探测器飞近它的时候，行星的引力会作用在探测器上，让其加速；但当探测器远离行星时，行星的引力就会让探测器减速。具体来说，当探测器距离行星近到一定程度的时候，可以近似认为探测器只受行星的引力作用，而太阳对其作用力可以忽略不计。这时探测器的飞行轨迹是以该行星为焦点的圆锥曲线，整个引力助推的过程是在有心引力作用下的散射。经过相关的数学推导可知，轨迹方程的离心率与探测器的总能量正相关（如下式，其中的k是与系统质量有关的参数，h与系统的坐标有关），只有离心率大于等于1，也就是能量大于等于0时才能发生散射。而散射过程中速度改变的角度与离心率的值呈负相关。也就是说，探测器本身的能量越大，速度的改变也就越小。这一点单从几何学上来说也很好理解：离心率越大，探测器的近星距也越大。这样，行星的引力场对探测器本身的影响就会减小，因此它速度方向的改变也就随之减小。散射的轨迹，自左至右离心率逐渐增大相对于行星本身来说，探测器的速度大小并没有改变。现在转换到日心参考系。行星相对太阳也有一个相对较大（一般与探测器的速度是一个数量级）的轨道速度。所以探测器相对太阳的速度变化就应该考虑行星的轨道速度。以下2图是探测器前后相对太阳速度的变化，其中蓝色箭头代表探测器相对行星的运动速度，青色箭头代表行星轨道运动的速度，棕黄色箭头代表合速度。由此可见，探测器的“绝对”速度大大增加了。另外，因为最终改变的是探测器与太阳的相对速度，通过让速度作合适的方向变化就可以让探测器最终是减速而非加速，但这时候可能要靠飞船本身的动力改变一下运动方向。而如果通过选择合适的发射时机还可以让探测器飞越多颗行星，达到对速度的更大改变。以下是利用引力助推的几个典型任务的轨道：旅行者1号（下）、2号（上）探测器的轨迹，它们都通过木星和土星的引力场加速伽利略号木星探测器，先
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