在宇宙探索的過程中有一個最為重要的問題，那就是速度。
人類對宇宙的探索腳步能夠邁到多遠，完全取決於人類所能夠達到的速度。比如，人類想要將人造衛星送入地球軌道，讓其圍繞地球平穩運行，就必須要達到第一宇宙速度，也就是每秒7.9千米；如果人類想要發射一顆火星探測器，那就需要徹底擺脫地球引力，也就必須要達到每秒11.2千米的第二宇宙速度；如果人類想要把航天探測器發射到太陽系之外，去見證太陽系以外的世界，那就需要擺脫太陽引力場的束縛，也就必須要達到第三宇宙速度，每秒16.7千米。
總而言之，要擺脫一個引力場的束縛，就需要達到一定的初始速度，越強的引力場，想要擺脫，所需要的初始速度就越大。
在現實之中，太空飛行器發射的時候是很難達到這麼高的初始速度的。
原因有兩個，一個是受限於人類現有的科學發展水平，另一個則是要考慮燃料的節約問題。想要提高太空飛行器的發射速度就勢必要消耗更多的燃料，而攜帶更多的燃料又會增加運載火箭的負擔，所以在實際的航天工程中，往往發射的初始速度並不高，達不到擺脫相應引力場的要求，但是這些太空飛行器會在進入宇宙空間之後進行加速，而為這些太空飛行器加速的就是宇宙中各種各樣的天體，而這些天體之所以能夠成為加速器，就是源於引力彈弓效應。
以嫦娥四號月球探測器為例，它就是利用了地球的引力彈弓效應進行加速，因為搭載嫦娥四號的長徵三號乙型運載火箭的初始速度不足以將它送入月球軌道，所以在發射升空之後，利用了地球的引力彈弓效應實現了加速，最終成功進入了月球軌道。
那麼引力彈弓效應到底是怎麼回事，它的加速原理是怎樣的呢？
首先，我們引出一個概念，那就是彈性碰撞。假設有一面牆，我們向牆上投擲一枚石子，石子撞擊牆壁後反彈，在不考慮空氣阻力以及引力影響的情況下，這枚石子在撞擊前和撞擊後的相對速度應該是相等的，也就是說這枚石子投擲出去的時候是每秒2米，那麼撞擊牆壁後反彈回來的速度也應該是每秒2米。
當然，牆壁是不會動的，我們現在把牆壁換成一輛正在向我們駛來的汽車，它的速度為每秒10米，我們向它投擲石子，因為石子與汽車的運動方向是相對的，所以它們的相對速度就是10+2=12m/s。當石子撞擊汽車反彈之後，它與汽車的相對速度依然是不變的，但此時石子與汽車的運動方向是相同的，所以石子的速度就是10+12=22m/s，石子的運動速度是22m/s，而汽車與石子同向運動，汽車的速度為10m/s，所以二者的相對速度仍然是12m/s。這就是彈性碰撞原理。
由彈性碰撞原理可知，石子投擲出去時的速度為2m/s，碰撞之後，由於彈性碰撞原理，碰撞後的石子的速度變為了22m/s，速度大幅提高了。
為什麼要講彈性碰撞原理呢？這是因為引力彈弓效應與彈性碰撞原理極為相似。只不過引力彈弓效應並沒有發生真實的碰撞，而是利用了天體的引力效應。以地球為例，地球的運動速度約為30km/s，假設一個運動速度為5km/s的太空飛行器以與地球運動方向相對的方向進入地球引力範圍，那麼此時它與地球的相對速度為35km/s，當它繞行地球之後，以與地球運動方向相同的方向離開地球時，它和地球之間的相對速度是不變的，仍然是35km/s，但此時地球與太空飛行器在向同一個方向運動，所以要保證兩者的相對速度仍為35km/s，此時太空飛行器的速度就等於兩倍的地球速度加上太空飛行器的速度，也就是30+30+5=65km/s。這就是引力彈弓效應的加速原理。
在實際的應用過程中，由於每個天體的質量和速度都不相同，太空飛行器進入天體引力範圍的角度也不一樣，所以所獲得的加速效果自然也就不盡相同了。
曾經在1977年的時候，通過觀測和計算發現，木星、土星、天王星和海王星都運行到了太陽的同一側，如果此時發射太空飛行器就能夠依次利用這幾個大質量的氣態行星進行加速，是人類衝出太陽系的好機會，於是旅行者一號和二號依次發射升空了。當時旅行者二號航行到木星附近的時候，速度只有大約10km/s，而在利用了木星的引力彈弓效應加速之後，在離開木星的時候已經具備了35km/s的速度，遠超第三宇宙速度，現在它已經運行到了距地球200多億公裡的地方。引力彈弓效應其實在很早的時候就已經被發現了，最先提出這一概念的是前蘇聯的科學家尤裡，不過當時還無法對引力彈弓效應進行驗證和計算，直到1961年，科學家米諾維奇才利用計算機對引力彈弓效應進行了精確的計算。