引力波天文学开启黑洞研究新纪元（什么是引力弹弓）

春节以来，《流浪地球》的票房火了，带起来一阵科普和科幻的龙卷风。今天小编带着大家了解一下电影中使用的木星引力弹弓究竟是个什么鬼，这玩意能不能让我们飞得更快，甚至是做星际旅行呢？

先抛出我的个人观点吧。这种可能性在理论上是存在的。但因为现在还从来没有进行过这种飞行器的实际验证，具体怎样无法证明，所以只能说是理论上存在可能性。

我们来看看什么是引力弹弓

“弹弓效应”是一个物理名词，指的是小天体、人造太空飞行器等借助大质量天体重力获得更大动能，这个概念被推广开来就是借助外界条件让自己获得加速度的意思。

而对于星际间的旅行，使用恒星甚至黑洞作为引力助推的星体是可行的，如原本属太阳系内的天体就可在飞掠太阳时获得推进从而开始它的银河系之旅，其能量和角动量来自于太阳环绕银河运转的轨道。但是这种星际间旅行所需的时间是超出人类可接受范围的。

引力弹弓应用当中的限制因素

在实际操作中，使用引力助推法的主要局限是行星和其他大质量天体并不总是在助推的理想的位置上。

该方法的另一个理论上的限制是广义相对论。如果飞行器接近黑洞的史瓦西半径，它就需要更多的能量才能从这个极度扭曲的空间中逃逸出来，所耗的能量将会多于从黑洞的引力助推中获得的能量。

不过，如果一个转动的黑洞的自转轴指向理想的方向，它就有可能提供额外的引力助推效果。广义相对论预言一个较大的转动天体的附近会出现参考系拖拽现象，即附近的空间被拖拽往天体自转的方向。理论上一颗普通的恒星也会出现这种现象，但是对太阳附近空间所作的观测至今未能得出确定的结果。广义相对论预言在转动的黑洞附近围绕着一层被称为能层的空间。在这个空间中物体的正常状态仍然无法存在，因为该空间正沿着黑洞自转方向以光速被拖拽着运动。但是彭罗斯机制或许可以为飞行器从能层中获取能量，虽然这个过程要求飞行器必须将一些"压仓物"抛入黑洞，这样飞行器也必须损失一部分由"压仓物"所携带的能量，这部分能量则被黑洞吸收。

目前引力弹弓在空间探测中的应用

现在很多的探测卫星都采用弹弓效应来借助星球引力使自己加速，尽可能地节省燃料，同时，引力助推既可用于加速飞行器，也能用于降低飞行器速度。靠着这种方式，在星际间弹来弹去，最后到达目的地。

我是物理学徒，一个致力于科普相对论、量子力学、计算机、数学，让深奥的科学理论通俗易懂起来、让科学更有趣的科普搬运工。

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