1997年10月15日，20世纪最大、最复杂的行星探测器“卡西尼”号飞船携带探测器“惠更斯”从美国肯尼迪航天中心成功发射。经过将近7年、航行距离为35亿千米的孤独寂寞的长途奔波后，“卡西尼”号终于在2004年7月1日顺利进入土星轨道，成为首个绕土星飞行的人造飞船。

地球距土星只有12.5亿千米，但“卡西尼”号却走了35亿千米的路程，这是什么原因?原来它要先两次掠过金星，而后又掠过地球和木星，最后才踏上去土星的行程。

“卡西尼”号探测器长6.6米，宽3.9米，总重将近6吨，相当于3只成年大象的体重。飞向土星，不仅路途遥远，而且是逆着太阳引力场飞行，即使是目前最强大的火箭也无法把这个庞然大物直接送达土星。怎么办呢?科学家从牛顿力学的“藏经阁”找到了“秘籍”—“乾坤大挪移”:从金星、木星等行星那里“借”力。

下面就让我们来欣赏一下这个“乾坤大挪移”的奇妙过程吧。

发射

1997年10月15日，“卡西尼”号发射升空，以12.4千米/秒的速度摆脱地球引力向太空飞去。但“卡西尼”号不是对准远离太阳的土星轨道，而是南辕北辙，向地球公转轨道的内侧飞去，因为它要去金星玩一招“乾坤大挪移”。金星是距地球最近的行星，作为探测器借力的第一站最为合适。“卡西尼”号被设计为在合适的时候、以适当的角度与金星会合，以“借用”金星的引力。

引力助推的原理

假如行星是静止不动的，当航天器靠近行星时，由于行星引力拉动，会使航天器加速，而当航天器离开行星时，由于要克服行星向后拉的引力，航天器会减速。前面的加速和后面的减速分量是相同的，只是方向相反，因此航天器在经过这个靠近、离开的过程后，速度没有变化。就像骑自行车下坡进入一个上下坡坡度对称的山谷，从谷顶下坡时速度上升，从谷底上坡时速度下降，当自行车回到谷顶时，又回到初始的速度。

现在回到真实的情况—行星自身是在运动的(绕太阳公转),当航天器从图示的角度绕过行星时，除了受行星引力的作用，还受行星运动的拖拽力作用，那么航天器离开行星后的速度，就等手航天器的初始速度和行星速度的求和。当然，这个求和是矢量求和，比较复杂，但是从图示里我们至少可以看到，离开行星后航天器的速度的确是增加了，速度增加的分量约等于行星的运动速度。这个图看着简单，要真正实现引力助推却很不容易，要在特定的位置、以特定的角度进入，在特定的位置、以特定的角度离开，整个过程一定要经过精密计算，面且因为行星是在不停运行申的，考虑到行星的公转周期，这种“乾坤大挪移”在有的行星身上一年只能使用一次，而有的行星几十年才能使用一次!

在星际航行中利用行星的引力和动量改变探测器的运动速度和方向，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，技术上称为“引力助推”。有了引力助推。就可以像蛙跳一样，不断地从一颗行星“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”。