當飛行器飛向某個行星的時候，受到其引力吸引，速度變快（也就是我們平常說的“掉下去了”）利用這個引力獲得的速度（要大於那個行星的重力加速度，否則真的會掉下去）可以節省燃料，同時透過方向的調整越過這個行星起到加速的作用，速度的增快就像是彈弓發射石頭一樣，所以這個效應就被命名為引力彈弓效應

在航天領域，如果讓飛船在行星間移動，就得需要具有推進能力的太空飛船。因為太空沒有空氣，飛船需從尾部噴出氣流才能獲得加速的推力。想要獲得更高的速度，飛船就需攜帶更多的燃料，而增加推進能力所需的燃料質量幾乎成指數增長的。

如果要探索較遠的太陽系外圍的行星，比如木星或者土星，像利用較早期的霍曼轉移軌道（Hohmann transfer orbit）的變軌方式，依靠飛船自帶的燃料加速進入目標行星軌道，需要的燃料是異常巨大的。如果僅僅靠飛船自己的推進能力，探索太陽系外圍的行星至今仍是不可能實現的。

航天科學家的應對方法是找一個有實力的“朋友”拉一把。在太陽系內，行星和大衛星都在以很高的速度做軌道運動。如果飛船飛行的途中遇到這些質量龐大的天體，就會被它們的引力拽上一把，這會幫助飛船增加飛行速度，也可以幫助飛船用很少的燃料就改變飛行方向。

這種把行星當作“引力助推器”，利用行星重力場給飛船加速或者減速的過程，被稱為引力彈弓效應（Slingshot effect），也稱引力助推或繞行星變軌。

第一艘藉助引力彈弓效應到達另一顆行星的探測器，就是1973年11月美國發射的“水手10號”（Mariner 10）水星與金星探測器。它於1974年2月5日經過金星，並藉助金星的引力助推前往水星。

引力彈弓效應，是指利用行星或者其他天體的相對運動和引力來改變太空飛船的速度和軌道，以此來節省燃料、時間和計劃成本，攜帶更多的有效載荷。

上圖是引力彈弓效應的一個簡單圖示，顯示了理想情況下的引力加速：飛船以速度Ｖ迎面向行星飛來，在經過引力彈弓效應後，飛船的飛行方向完全改變，速度增加了2U。飛船在此過程中藉助行星獲得了“加速”效果。

這很像是迎著火車前行的方向扔一個棒球，在撞擊之後，棒球被反彈回來，並且從火車車體上獲得了新的動能。在引力彈弓變軌過程中，行星將動能傳遞給了飛船，同時改變了飛船的速度方向。在彈射過程中，飛船越靠近行星，獲得的加速度就越大。

在實踐中，有時飛船並不一定要完全改變方向，有時飛船也會藉助引力彈弓效應進行減速，以便進入預定目標行星的軌道。

如果想要透過引力彈弓效應獲得最佳的航行速度，科學家和工程師們需要精確地計算軌道，因為引力彈弓的效果對幫助“助推”的行星的相對位置也有極高的要求。有的太空計劃需要漫長的等待，才能獲得最有利的發射視窗。因此，在某種意義上，太空探索最大的障礙不在於技術，而在於如何選擇合適的策略，以儘可能小的代價，取得儘可能多的成果。下面是兩個眾所周知的成功案例。

1、航天曆史上，在太陽系內最著名的飛行當屬1977年發射的“旅行者號”（Voyager）計劃，兩艘“旅行者號”飛船的探索旅途是太空時代的傳奇，它們的航道軌跡被學界稱作通向太陽系外的“偉大航路（Grand Tour）”。

1977年8月20日，第一艘“旅行者號”飛船發射成功。有趣的是，這艘飛船反而稱作“旅行者2號”，而“旅行者1號”飛船則在9月5日才離開地球。這兩艘飛船都充分利用了引力彈弓效應。

“旅行者1號”在飛掠木星和土星時，利用了這兩顆大質量行星進行了加速，然後才達到了太陽的逃逸速度。“旅行者2號”利用了木星、土星以及天王星的助推加速，但在接近海王星時，為了探索海王星的衛星“海衛-1”，飛掠海王星的角度導致了相反的引力彈弓效應，速度下降了一些。最後使得“旅行者1號”比“旅行者2號”更快了。

科學家從它們傳回的資訊得出，這兩艘飛船分別於2013年和2018年先後飛離了太陽系進入星際空間，成為星際空間的人類探測裝置。

2、由歐航局ESA、美國宇航局NASA和義大利航天局ASI合作的一個土星系空間探索專案，卡西尼號探測器（Cassini Probe）於1997年10月15日在美國發射升空。

卡西尼號歷經多次引力彈弓加速，飛往土星軌道。它兩次飛掠過金星，被金星彈射了兩次。之後途徑地球、木星，又被地球和木星分別施加了引力彈射。最終獲得了巨大的速度到達了土星。

由於引力彈弓效應的完美助推和輔助變軌，體積和質量巨大（6噸）的卡西尼號探測器在長達6.7年的太空長途跋涉途中依賴極少的推進燃料進入土星軌道。

引力彈弓效應中，飛船從遠距離接近行星時，產生的運動效果如同該飛船被行星反彈開了。科學家稱之為不發生實體接觸的彈性碰撞。飛船運動速度的改變並不違反能量守恆定律和動量守恆定律。理論上飛船獲得的線性動量在數值上等於行星失去的線性動量。

不過由於飛船的質量遠遠小於行星的質量，因此行星的運動狀態幾乎不會在引力彈射的過程中發生轉變，行星線性動量的極微小的損失對其速度的影響可以忽略不計。

此外，科學家們注意到，雖然在利用引力彈弓效應時，飛船越靠近行星它獲得的加速度越大，但如果太過於貼近行星，飛船有可能會受到行星大氣、磁場的影響，其未知的風險也是不容忽視的。

今天，引力彈弓已經是一種被廣泛應用和非常成熟的航天技術，它為人類征服太空創造了一個又一個的奇蹟。