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到宇宙深处到底有多难?

移民火星、探索月球……一直以来,地球人都在?#27426;?#23581;试着去宇宙深处探险。那么,到宇宙深处到底有多难?今天,我们不妨以火星为例探究一番。

地球和火星都围?#38138;?#38451;运动,但它们的速度不同,围?#38138;?#38451;的路径(椭圆形)和长度也不同,所以相对位置总是在变化。
当火星与地球位于太阳的同一侧,三者基本呈一条直线,?#19968;?#26143;位于近日点而地球位于?#24230;?#28857;时,火星与地球的距离最近(古代占星家称之为“冲?#20445;?#32422;5600万千米;当火星和地球在太阳两侧,三者基本呈一条直线,?#19968;?#26143;和地球都位于?#24230;?#28857;时,火星距离地球最远(古代占星家称之为“合?#20445;?#32422;4亿千米。但这里所说的距离,都是直线距离,而从地球到火星的航线,不可能是直线,只可能是弧形的或者椭圆形的路线。显然,火地相冲与火地相合时,去火星的航线也是不同的。
具体而言,从地球到火星,有3条路线可以选择:
第一条路线叫霍曼转移轨道,是一个名?#24418;?#23572;特·霍曼的数学家发现的。这条航线呈巨大的椭圆形,开始一端与地球相切,末尾一端与火星相?#23567;?#23431;宙飞船在火地相合时出发,因为这时出发,宇宙飞船的前进方向与地球的前进方向相同,能够获得地球约30千米/秒的速度,所以是最节省燃料同时也是难度最小的航线,唯一的问题是耗时比较长。
第二条路线叫冲点航线。如果我们把太阳系想象成一张动态的平面图,中心是太阳,八大行星绕着它不停转圈,就会比较容易理解这条航线了。宇宙飞船在火地相冲时出发,却不是向外直奔火星,而是向内飞向太阳,飞过金星和水星的轨道,以极快的速度从太阳旁边绕过。这时,太阳对宇宙飞船会有巨大的加力,形成“引力弹弓”效应,就好?#38138;?#38451;把宇宙飞船“抛”出去,其速度?#23545;?#36229;过发动机所能提供的动力。然后,只需略做调整,飞船会反向掠过水星、金星和地球的轨道,直抵航线的终点,也就是火星。这条路线是所有路线中最长、最复杂、最危险的,但也是速度最快、耗时最短的路线。
第三条路线叫快速合点航线,这是霍曼转移轨道的改进路线。与霍曼转移轨道相比,快速合点航行需要宇宙飞船在中途用发动机改变航线,相当于多用点儿燃料来“抄近道”。这条航线比第一条航线近,所花费的时间也少一些,相较第二条航线更为安全。
穿过“虫洞?#20445;?#25269;达完全陌生的世界
不管是哪条航线,用现有的火箭技术所花时间?#23478;?#36229;过180天。而且,去往火星之路不仅漫长,而?#39029;?#28385;了意外和危险。苏联向火星发射了20多颗无人探测器,全部以失败告终,美国人的运气要好得多,但成功率也不到50%。这就是为什么我们1969年就登陆了月球,但至今没有登?#20132;?#26143;的原因。
想想看,去火星都那么困难,去往太阳?#30340;?#30340;其他星球,乃至太阳系之外、银河系之外、本星系群之外……又有多么困难呢?如果你想了解更多方面的?#38590;?#30693;识和日常生活技巧,欢迎翻阅《知识就是力量》杂志哦!

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