美国宇航局喷气推进实验室的卡西尼导航团队负责人杰里米·B·琼斯解释道。
航天器的轨道主要由单个大型中心天体（如太阳、地球，或卡西尼号航天器的情况下的土星）的引力决定。如果中心天体是附近唯一的引力天体，那么航天器将沿着中心天体周围的椭圆路径运行，具有恒定的轨道能量和角动量。然而，在我们的太阳系中，大多数大型自然天体都有较小的自然天体围绕它们运行。例如，太阳周围有九大行星（以及许多较小的物质），而地球有月球，土星有九大卫星（以及许多小卫星和土星环）。
当围绕主天体运行的航天器接近围绕同一主天体运行的卫星时，航天器和卫星之间会发生轨道能量和角动量的交换。总轨道能量保持不变，因此如果航天器获得轨道能量，那么卫星的轨道能量就会减少。轨道周期（即完成一次围绕主天体的轨道所需的时间）与轨道能量成正比。因此，随着航天器的轨道周期增加（引力弹弓效应），卫星的轨道周期会减少。
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但由于航天器比卫星小得多，对航天器轨道的影响远大于对卫星轨道的影响。例如，卡西尼号航天器重约 3,000 公斤，而土星最大的卫星泰坦重约 1023 公斤。因此，对卡西尼号的影响比对泰坦号的影响大约大 20 个数量级。
例如，考虑一下当卡西尼号在围绕土星运行的其中一个轨道上接近泰坦时会发生什么。当航天器接近时，泰坦的引力会增加卡西尼号相对于它自身的速度，更重要的是，会改变卡西尼号的速度方向。当卡西尼号离开泰坦附近时，其相对于卫星的速度会降低到原始值，但速度方向会继续向相同的方向改变。结果是卡西尼号相对于土星的速度发生了变化。根据飞掠的几何形状，相对于土星的速度可以在方向或大小上或两者都进行修改。如果相对于土星的速度大小发生变化，那么卡西尼号的轨道能量就会发生变化，从而导致轨道周期发生变化。相对于土星的速度的大小或方向的任何变化都会改变卡西尼号的角动量，从而导致轨道方向发生变化。
如果航天器飞掠卫星的“后面”，那么效果是航天器相对于主天体的速度（和轨道能量）增加，这会产生一种弹弓将航天器抛入更大轨道的假象。由于导航可以控制航天器飞掠卫星的位置，我们也可以让它飞掠卫星的“前面”，从而降低其速度（和轨道能量）。此外，飞掠卫星的上方或下方可以改变航天器的速度方向，从而只导致轨道方向（和角动量）发生变化。当然，所有这些变化都会导致卫星的能量和角动量发生反向变化，但其更大的质量导致的变化非常小，以至于在影响卫星轨道的所有其他力中都无法检测到。
有趣的是，值得注意的是，正在经历引力助推的航天器只是在复制太阳系中定期发生的效果。位于太阳系外围的彗星经常被主要行星（主要是木星）抛入太阳系内部。
答案最初发表于 2004 年 9 月 27 日。