借力转移（Gravity Assist / Swingby）

本文作者：天疆说

本站地址：https://cislunarspace.cn

定义

借力转移（Gravity Assist，又称引力助推或重力飞越 Swingby）指航天器无动力飞越中心引力场中的次级天体（如月球或地球）时，在次级天体局部双曲线过近点轨道上发生速度方向偏转，从而在母天体主惯性坐标系中获得速度大小增减或轨道倾角大幅改变的轨道机动方法 [5]。

物理机制与工程价值

借力转移是深空探测与地月多体动力学中最重要的节省推进剂能量倍增机制：

1. 惯性系与旋转系动能交换：在以次级天体为中心的局部参考系中，航天器的进出双曲线渐近速度大小严格相等（机械能守恒）；但由于次级天体相对于主天体高速公转，通过矢量合成，航天器在主惯性系中的能量和角动量发生实质性跃迁。飞越天体后方使轨道能量增加，飞越天体前方则降低轨道能量。
2. 弱稳定边界与低能转移入口：在地月空间低能转移（WSB转移）中，单次或多次月球借力能够将近地发射轨道的远地点大幅提升至地月L1/L2点甚至地日引力平衡区（150万公里外），仅需极小脉冲即可借助太阳潮汐力实现弱捕获，节省数百米/秒的入轨速度增量 [122]。
3. 轨道共振与空间变轨：月球借力还广泛用于改变航天器轨道倾角、实现月球共振返回轨道设计（如TESS、IBEX卫星任务）及火星/小行星探测的地月引力弹弓加速。

相关概念

• 地心弧段（Geocentric Arc）
• 轨道链（Orbit Chain）
• 最小能量地月转移（Minimum-Energy Cislunar Transfer）
• 切向机动（Tangential Maneuver）

参考文献

• Prado A F B A. Orbital maneuvers between libration points and Earth/Moon using swingbys. Advances in Space Research, 2007, 40(1): 102-114.