這幅藝術(shù)構(gòu)想圖展示了NASA的木衛(wèi)二快帆探測器在飛掠火星時，借助行星引力調(diào)整其飛向木星系統(tǒng)的軌道路徑。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

引力助推：深空航行的高效秘訣這艘旨在探索木星衛(wèi)星木衛(wèi)二的軌道探測器將研究該衛(wèi)星是否具備宜居性，但其征程第一步需要借助火星引力實現(xiàn)深空跨越。

關(guān)鍵時間節(jié)點
3月1日，NASA的木衛(wèi)二快船探測器將以距火星表面僅550英里（約884公里）的高度疾速掠過，執(zhí)行被稱為"引力輔助"的關(guān)鍵機動——通過行星引力彎曲航天器軌道，為其漫長木星系統(tǒng)之旅的關(guān)鍵階段校準航向。此次近距離飛掠還為科學(xué)家提供了額外實驗機會，他們將測試探測器的雷達儀器與熱成像儀。

美國東部標準時間下午12:57，木衛(wèi)二快船將以相對于太陽約15.2英里/秒（24.5千米/秒）的速度抵達最接近火星的位置。在此時間點前后各12小時內(nèi)，探測器將利用火星引力實施"太空剎車"，重塑其繞日運行軌道。完成飛掠后，其飛行速度將降至約14英里/秒（22.5千米/秒）。

星際彈弓效應(yīng)
此次火星飛掠為2026年12月的第二次引力輔助（地球飛掠）奠定基礎(chǔ)，屆時地球引力將像彈弓般為探測器提供速度增益。此后探測器將直抵外太陽系，預(yù)計2030年4月抵達木星軌道。

NASA噴氣推進實驗室任務(wù)系統(tǒng)工程師布雷特·史密斯解釋："我們以極高速度接近，火星引力場將彎曲探測器路徑。在此過程中，我們與行星進行微量能量交換，最終獲得返回地球附近的軌道。"

軌道力學(xué)藝術(shù)
木衛(wèi)二快船于2024年10月14日搭乘SpaceX重型獵鷹火箭從佛羅里達肯尼迪航天中心升空，開啟18億英里（29億公里）的木星之旅——該距離相當(dāng)于日地距離的五倍。若缺少2025年火星與2026年地球的引力助推，這艘重達12,750磅（6,000公斤）的探測器將需要更多燃料（導(dǎo)致重量與成本激增）或耗費更長時間抵達目標。

NASA噴氣推進實驗室任務(wù)規(guī)劃師本·布拉德利形容："這就像在太陽系中打臺球，必須精確計算行星飛掠角度與時機，才能積累足夠能量抵達木衛(wèi)二。整個太陽系的幾何結(jié)構(gòu)必須完美配合才能實現(xiàn)。"

在發(fā)射大約4個半月后，NASA的快船探測器將在3月1日經(jīng)過火星時執(zhí)行一次引力輔助機動。明年，探測器將再次經(jīng)過地球，進行最后一次引力輔助，之后前往木星軌道。
NASA/JPL-Caltech

精密軌道修正
探測器初始軌道設(shè)計預(yù)留了火星安全距離緩沖帶，以防發(fā)射后數(shù)周內(nèi)出現(xiàn)意外碰撞風(fēng)險。任務(wù)團隊通過三次軌道修正機動（分別于2024年11月初、2025年1月下旬和2月14日執(zhí)行）逐步調(diào)整航向?；鹦秋w掠15天后將進行第四次修正，整個任務(wù)期間預(yù)計執(zhí)行超過200次軌道調(diào)整。

科學(xué)探測良機
除軌道優(yōu)化外，科學(xué)家將利用此次火星近距離接觸測試兩項關(guān)鍵設(shè)備：飛掠前一天校準熱成像儀，未來數(shù)月將傳回多色火星圖像；最近距離點附近首次全系統(tǒng)測試巨型雷達設(shè)備——該設(shè)備因天線尺寸與波長特性無法在地面進行完整測試。

此次引力輔助機動不僅彰顯NASA精妙的軌道設(shè)計能力，更為揭開木衛(wèi)二冰封海洋的奧秘鋪就高效航路。隨著探測器持續(xù)向深空進發(fā)，人類距離解答"地外生命是否存在"的終極命題又近了一步。

參考

https://www.nasa.gov/missions/europa-clipper/nasas-europa-clipper-uses-mars-to-go-the-distance/