IT之家 5 月 17 日消息，美國國家航空航天局（NASA）的靈神星探測器于當?shù)貢r間 5 月 15 日飛掠火星，此次飛掠距離這顆紅色星球比火星兩顆小型衛(wèi)星還要更近。不過這場時間精準把控的機動操作，并非為了研究火星。

事實上，靈神星探測器掠過火星，是借助這顆行星完成天體引力彈弓加速，奔赴同名目標天體 —— 富含金屬的靈神星小行星。探測器此次最近距離火星約 2800 英里（4500 千米），自五月初開始，火星在探測器視野里就持續(xù)變得愈發(fā)碩大明亮。

NASA 表示，5 月 15 日當天靈神星探測器掠過火星時，飛行時速約達 12333 英里（19848 千米）。這次飛掠不僅提升了探測器飛行速度，更關鍵的是修正了飛行軌道，使其朝著目的地 —— 運行在火星與木星之間的 16 號靈神星小行星穩(wěn)步進發(fā)。

科學家認為，這顆直徑 173 英里（280 千米）的天體，或許是一顆碎裂原始行星裸露在外的金屬內(nèi)核。數(shù)十億年前的劇烈天體碰撞，剝離了這顆原始行星的外層地殼與地幔，最終形成如今的模樣。倘若該推測屬實，此次探測任務將讓人類首次直接觀測到平日里深藏在地球這類行星內(nèi)部的核心物質(zhì)。

火星引力借力

此次火星飛掠是本次探測任務至關重要的里程碑，既節(jié)省了珍貴燃料，也讓探測器順利踏上 2029 年抵達靈神星的既定航線。

據(jù)IT之家了解，這種飛行操作是現(xiàn)代航天領域應用極廣的引力助推技術。航天器精準貼近運行中的行星飛行，便能實現(xiàn)提速、變軌并節(jié)省推進劑，從而完成僅憑火箭動力難以實現(xiàn)的更遠、更快深空探測任務。

這套原理看似違背常理，仿佛航天器憑空獲取了飛行能量。航天器飛向行星時會不斷加速，脫離行星引力范圍時又會減速，直觀來看速度增減本該相互抵消。

而實現(xiàn)引力助推的核心，并非單純依靠行星引力，而是行星本身圍繞太陽的公轉(zhuǎn)運動。

火星在繞日公轉(zhuǎn)時，本身攜帶著巨大的運動動量。靈神星探測器以精密測算的角度靠近火星，再從特定方向脫離，順利借走了火星極小一部分公轉(zhuǎn)動能。

這一能量傳遞遵循牛頓第三定律，即作用力與反作用力大小相等、方向相反。探測器從火星身上借取極其微量的動量實現(xiàn)加速，這份動量損耗對火星微乎其微，卻足以徹底改變探測器的飛行進程。

曾參與 NASA 朱諾號木星探測任務的科學家沙丹?阿達蘭此前接受《太空網(wǎng)》采訪時表示：“這種方式高效經(jīng)濟、構思精妙，堪比星際臺球借力走位。”

長久以來，引力助推技術一直助力人類探索宇宙深空。該技術最早可追溯至 1959 年太空時代初期，蘇聯(lián)月球 3 號探測器借助月球引力繞行至月球背面，首次拍攝到了月球背面影像。

人類諸多極具開創(chuàng)性的無人深空探測任務，都離不開引力助推技術。上世紀 70 年代末，旅行者號探測器借助百年一遇的外行星連珠天象，依靠引力彈弓從木星奔赴土星，旅行者 2 號更是借此一路飛向天王星與海王星，完成了意義非凡的外太陽系巡游。

卡西尼號探測器先后借助地球、金星、木星的引力加速，攢足動力奔赴土星；新視野號探測器飛掠木星借力，大幅縮短了奔赴冥王星的飛行時長。

就在近期，NASA 備受矚目的阿爾忒彌斯 2 號載人任務也運用了同款原理，采用自由返回軌道，借助月球引力讓四名航天員繞飛月球背面后順利折返地球，無需啟動大量發(fā)動機調(diào)整航線。

去年 10 月發(fā)布的相關研究論文顯示，此次火星借力飛掠，讓靈神星探測器相對太陽的速度改變量達到每秒 2 千米。

靈神星探測器采用太陽能電力推進系統(tǒng)，依靠太陽能板將光能轉(zhuǎn)化為電能，電離并噴射氙氣緩慢推動自身前行。這套推進系統(tǒng)效率極高，但長期輸出的推力十分微弱。

倘若僅依靠自身推進系統(tǒng)完成同等幅度的提速與軌道修正，不僅成本高昂，現(xiàn)實中也難以實現(xiàn)。這需要耗費海量推進劑，遠超探測器實際運載能力，還會增加整體自重，大幅抬升發(fā)射成本。

而此次火星飛掠，讓探測器借助行星引力完成大部分軌道與速度調(diào)整，為后續(xù)漫長航程省下大量燃料。

如今的靈神星探測器如同擊打出的棒球，帶著全新的飛行動量與修正后的軌道告別火星，向著這顆極具研究價值的金屬小行星飛去，有望揭開行星內(nèi)部深藏的奧秘。探測器預計將于 2029 年 7 月抵達 16 號靈神星小行星。