如何突破引力的束缚

牧来

无处不在的引力

引力是一种自然界普遍存在的力，它让所有的物体都相互吸引，如同一个个漩涡，物体质量越大，这个漩涡越深，越容易把周围的物质卷入;物体间距越远，引力越小，反之越大。正是由于引力的作用，氧气、氮气、二氧化碳等气体才能在地球周围聚集成厚厚的大气层，为地球生命供氧、保暖，我们也能牢牢地站在地表上，不会飘到充满危险的宇宙中。

不光是在地球，引力在宇宙的每个角落都发挥着作用：月球受到地球的引力，终日围绕地球旋转;地球和其他太阳系行星、小行星受到太阳吸引，绕着太阳公转，享用着太阳释放的能量。

即使是一颗小小的苹果，对地球也有引力，只是相对于庞大的地球而言，这个引力微乎其微。

月球是地球的卫星，它的质量可不像苹果那样能够被忽略，它对地球有着不小的引力。海浪具有涨潮、退潮的“潮汐现象”，原因之一就是月球的引力。

看来，引力既能为生灵提供庇护，又使宇宙变得井然有序，对人们的生存十分有利。但另一方面，引力也使我们无法离开地球、探索宇宙。随着科技的进步，人类发明了火箭和宇宙飞船，飞向了外太空。它们是如何挣脱地球引力束缚的？

地球受到的月球、太阳引力较强时，海水表现为涨潮（上图）;受到的引力较弱时，表现为退潮（下图）。

突破引力

假設你在扔一颗球，扔球的力量越大，球的速度越快，飞得也就越远。想象一下，如果你获得了超人般强大的力量，这时你铆（mǎo）足了劲，把球丢出去，会发生什么呢？如果力量足够大，球会飞得很远，甚至不再回到地球上。

虽然现实中，人类不可能拥有这么强大的臂力，但人们可以让火箭不断加速，对抗地心引力。经过计算，科学家们发现，当航天器的发射速度为7.9千米/秒时，就可环绕地球飞行;超过11.2千米/秒时，就能突破地球引力的束缚，开始绕太阳飞行;超过16.7千米/秒时，就可以告别太阳系，飞入广袤的宇宙空间。这些速度也分别被称为第一、第二、第三宇宙速度。

如今，达到第一、第二宇宙速度已经不是什么新鲜事了，中国、美国、俄罗斯等国都发射过许多火箭，让太空探测器抵达了火星、月球，更有上千颗人造卫星在地球高空环行。

然而，航天器却难以携带那么多的燃料来加速至第三宇宙速度，即便我们能冲出地球，也仍旧无法走出太阳系的范围。

引力“顺风车”

航天科学家们想到了让航天器在宇宙中“借力”的方法，因为天体都有引力，只要让航天器适当地靠近宇宙中的一些大天体，就能借助它们的引力改变航天器的速度和飞行方向，这被称为“引力弹弓效应”。为了利用引力弹弓，航天器既要分秒不差地赶上“顺风车”，又不能太靠近，以免完全被天体的引力捉住，因此，科学家们必须精确计算航天器、天体的运动轨迹等数据。

引力决定恒星的命运

不光是人类在与引力较量，包括太阳在内的无数恒星都要与自己的引力抗衡。

恒星的质量很大，因此引力也很大，甚至有将恒星本身压垮的趋势，只是在恒星内部，每时每刻都有核聚变反应发生，这为恒星提供了张力，使它不会被自己的引力压垮。然而，当核燃料被耗尽后，恒星就再也无法抵抗引力的挤压，进而轰然坍（tān）缩，所有的物质都向中心聚拢。如果这颗恒星的质量与太阳相差不大，它就会被压成白矮星、中子星;如果它的质量远远大于太阳，它就会坍缩成黑洞。

电影《流浪地球》中，人们想利用木星为地球加速，却差点被木星的引力捕获、撕碎。

1977年发射的旅行者1号探测器途径木星和土星时利用引力弹弓，加速到了宇宙第三速度。目前，它已冲出太阳系，与地球相距超过216亿千米。

致命漩涡：黑洞

黑洞是宇宙中最可怕的天体，它的密度无限大，体积无限小，因而产生了极其强大的引力，像一个直通海底的猛烈漩涡，会吞噬、挤碎靠近的一切物质。一座重达10亿吨的大山落入黑洞，都会被压成一个原子核的大小。

只要速度足够快，我们就能挣脱地球、太阳系的引力，那如果一艘宇宙飞船不慎碰上了黑洞，它需要多快的速度才能逃离黑洞的引力呢？超过光速！要知道，光速是宇宙中最快的速度，不存在比光跑得更快的物质，但连光也会被黑洞吸入，因此，飞船是不可能逃离黑洞的。不过，如果飞船中的宇航员在离得比较远时就发现了黑洞，只要赶紧改变航向，就能避免被黑洞吸走。

太阳也终有燃尽的一天，虽然它的质量比较小，不会坍缩成黑洞，但当太阳停止核聚变时，太阳系就不再适合地球生命生存了。到了那时，我们或许就要像《流浪地球》中演绎的那样，建造行星发动机，努力突破太阳系引力的束缚，为寻找新的家园而展开一场漫长的旅行。