離開地球多遠就無法回來了?

xiaolong281at


一個物體能不能夠離開地球,不僅僅是取決於有多遠,更關鍵的是取決於這個物體有多快的運動速度。

我們知道,地球存在引力作用,物體飛離地球就是抗拒這股引力作用向遠方運動,理論上引力的作用範圍是無限遠的。但是,距離地球越遠、引力作用越小。為什麼你往上扔一個小球,小球還會掉回到地面上?這是因為小球在向上運動的時候,引力作用會讓這個小球的速度越來越慢,某一個時刻小球向上飛行的速度會變成0,然後被引力重新拉回到地面上。

所以說,如果運動速度為0,那麼從理論上說,就是把這個物體放到宇宙的邊緣上,地球還是能夠用引力把這個物體拉回來,多遠都沒有用;但是如果運動速度很快,比如說就貼著地球飛行的那些衛星,只要沒有空氣阻力的作用,那麼這些衛星就會永遠繞著地球飛行、再也不會回到地面上。比如說下圖在地球周圍高速運動的物體,如果不考慮空氣阻力作用,這些物體永遠都不會回到地球地面上。

所以我們說的第一宇宙速度、第二宇宙速度就是來描述擁有多高的速度可以離開地球。達到第一宇宙速度的時候飛行器可以繞著地球飛行,再也不回到地面上;達到第二宇宙速度,如果不考慮除了地球之外的天體產生的引力作用,那麼這個物體就可以一直飛到天邊。第三宇宙速度則是考慮了太陽的引力作用之後,這個物體想要飛到天邊所需要的速度。

因此,為了讓衛星可以飛離地面再也不落下、甚至於可以飛離地球,再也不回來,所以我們需要用火箭把衛星加速到極高的速度,如下圖所示,火箭發射衛星的過程實際上就是巨大的火箭給衛星加速的過程。

這麼解釋你聽懂了嗎?


SilentTurbine


如果不考慮經濟因素,能跑多遠再回來,是由多種科技水平決定的。

首先是航天技術。<strong>

如果航天技術不發達,即使就在地球邊上,也回不來。現在說到人造衛星,可能大家都不覺得是很高級的技術了,因為天上有那麼多衛星在飛呢。但是,這些衛星當中,包括離地面幾百公里的、幾乎就是在大氣層邊緣飛的衛星,有幾個能完好的飛回地球呢?

能飛上天再收回來的衛星叫做返回式衛星,現在世界上掌握了這種技術的國家屈指可數,具體哪幾個大家可以猜猜看。

↓我國的實踐十號返回式科學實驗衛星,圖自中國青年網↓

如果要想更進一步,比方說把人送到月球,然後再回來,那就需要大推力的火箭。

月球是有自己的引力的,所以宇航員在月球蹦蹦跳跳也不會飛到太空裡去,而是會被月球引力拉回來,但是這樣一來,登月的宇航員要想擺脫月球引力,回地球老家,那就得弄個帶動力的返回艙,所以從地球上發射的時候,返回艙的重量也得算進去,這就比單獨運三個人外加一面旗子要重多了。

為此美國人開發了土星五號火箭,這火箭有多大呢?有位老師最近剛參觀了肯尼迪航天中心,用了三張照片才拍全這個火箭。火箭高達110.6米,直徑10.1米,地月轉移軌道運載能力48.6噸。有了這樣強大的運載能力,才有了數次阿波羅載人登月。

↓美國土星五號的13次發射,圖自wiki↓

其次是生物科學技術。

即使我們有了非常強大的運載能力,可以一直飛向宇宙深處,這時候船員的壽命就成為了一個問題。如果飛個五十年再掉頭回地球,那麼飛船可能還是那艘飛船,但是人已經不是同一批人了。

所以科幻小說裡面一般都會給星際旅行配備人體休眠技術,用低溫或者別的方法讓船員保持休眠,等到了目的地再甦醒過來。

最後是天文觀測技術。

當我們在地球附近晃悠的時候,覺得恆星可能位置都不怎麼變化,但是如果我們遠離太陽系,恆星看起來就是一個不同角度了,所以對恆星位置和運動的的精確測定會變得很重要,不然沒有了準確的地(星)圖,我們就會迷失回家的路。

↓當我們飛向宇宙深處,這種二維、靜止的星圖就不好用了,圖自wiki↓

在一些故事裡面也有想去哪就去哪的開掛技術,不管是叫空間摺疊,還是叫傳送裝置,其實都跟機器貓的任意門差不多。這種開掛技術就不用考慮航天、生物和天文了,只要想象力夠好腦洞夠大,就能眨眼功夫從宇宙一頭到另一頭(如果宇宙有這種頭的話),吃個銅鑼燒,再回家。


喬小海


飛到東方紅衛星的那個位置就差不多了,前提是你真的不想回來了,只要到了這麼高的高度,掉下來是不會掉下來的,即使沒有動力也不會脫離軌道掉下來,可以一圈一圈的飛直到被宇宙中細微的空氣阻力消磨殆盡,甚至還有可能像東方紅衛星一樣越飛越遠,大概位置是近地點430公里、遠地點2384公里,飛到那個位置不說完全脫離引力至少也可以放飛自我了,地球的引力幾乎為零,除非斥巨資捕捉追回,否則絕對不可能回的來。

如果不滿足於上面那種高度,那麼還有一種方法可以讓你徹底放飛自我,甩脫一切脫離銀河系,那就是達到第四宇宙速度,速度高達110千米/秒以上,由於科技水平有限,目前我們無法得知銀河系的具體高度只能估算,粗略估算整個銀河系的直徑大約為10萬光年,這就說明想要完全脫離銀河系則需要速度至少達到1500千米/秒才有可能在有生之年離開銀河系。

目前沒有任何一個國家的航天技術可以做到這個高度,別說目前了,就算再過幾十年幾百年也不一定能達到這種技術,脫離銀河系的束縛進入其他星系,這樣就真的沒辦法回來了,宇宙中幾億個星系, 而銀河系的半徑就達5萬光年以上,想要突破銀河系即使速度,動力都有了也需要很多年,脫離成功以後能夠活著再次回到地球更是難上加難,年齡上的限制再加上各種不確定因素如疾病,食物等問題的干擾,活著返回地球的可能性幾乎為零。


鎂客網


要是就是人在當代離開地球的話,人類拼盡所有,最多走到火星外軌道就可能回不來了。讓你回不來的原因只有一個--質量!

在星球航行,空氣得有保證,其次是食物,最後是動力。要擺脫星球的萬有引力,單單加速這一項就需要耗費大量燃料,更別提近軌道之後的減速,減速所耗費的燃料是要多於加速的,還有繞開隕石,機器內部所需電能。這就大大加重了航天器的質量,要知道,在宇宙航行中,多幾克的重量都可能把你送入地獄的深淵。

在燃料所佔用的質量之下,還有你生存所需要的食物,空氣。這兩者的質量也不可小覷,主要是現代科技的限制,使得速度不可能達到很高,航行很慢造成你去來所花時間極其漫長。想想人類現在最遠的無人航天器--旅行者一號。花費了將盡30年才到達日鞘,也就是太陽邊緣。它僅僅只只是攜帶了幾張唱片,幾幅圖片。

回到火星這裡,火星離地球大約55757930千米,這是由哈勃望遠鏡測出來的,目前世界上最快的航天器是美國2006年發射的“新視野”號星際探測器,它的最大速度可達到39km/s,也就是140400km/小時,算起來,如果按照這個速度航行,你的單程所花時間是16天半,不長是嗎?但人體承受不了啊,要知道39km/s可是超過了第三宇宙速度的,人類承受不了這樣的加速度。人體能承受的最大加速度是46.2a,這個加速度在飛出地球之後,航天器的速度最多也只是勉強接近第二宇宙速度,也就是11.2km/s,按照這個速度航行,假設你旅途一切順利,不會遇上隕石,不會受到任何影響,單程57天,返程57天,114天,3個半多月,這你需要多少氧氣?多少食物?再加上航天器重量,燃料重量,這得需要多大質量去承載?!

縱觀人類歷史上離開地球最遠的載人航天器,最遠的也不過是去到過月球。之前有由俄羅斯,美國,日本等國聯合組織的“人類探索火星計劃”,將於2030左右開始將載人航天器發送到火星,這還不是從地球直接發出的,是從國際空間站發出的。這三個國家的航空實力應該算是人類頂尖的吧?但拼盡所有也只能做到這裡。說到這裡不禁多少有些感慨--宇宙母親啊,你大得讓你的孩子拼盡一切都不能見你一面啊。


知識界的左右君


理論上,只要飛船有燃料,無論它離開地球有多遠,它最終都能飛回地球。地球並沒有什麼特殊的力在作用,使得遠離地球的物體無法返回。要知道,遙遠星系發出的光走了100多億年,最後還是能夠到達地球。

在人類數十年的航天活動過程中,我們目前去過最遠的地方是月球,並且去了之後可以安全返回。除了近地衛星和飛船之外,最近一次返回地球的人造物體是日本的隼鳥號探測器,它把小行星樣本帶回了地球。NASA的奧西里斯號(OSIRIS-REx)正在飛近貝努小行星,計劃在2023年帶回小行星的樣本。

除此之外,雖熱人類向更為遠離地球的地方發射了大量的無人探測器,但出於成本考慮,這些探測器都是一去不復返的。例如,好奇號火星漫遊車會一直在火星上工作直至報廢,兩艘旅行者號飛船朝著星際空間飛行不再返回。再過十幾年,NASA將計劃實施載人登陸火星任務,到時將會把人送上火星,並使他們安全返回地球。

此外,如果從宇宙尺度來考慮這個問題,將會有不同的答案。因為宇宙空間正在膨脹,使得距離地球大於140億光年的天體都以超光速遠離地球,這意味著在那之外的任何物體,就算是光,也無法傳播到地球上。


火星一號


只要擁有足夠高的科技,即便遠在仙女星系,也可以飛回地球。不過,這樣的科技需要多少年,可能是以萬年計吧。

目前的話,人類已經實踐過的有,阿波羅登月計劃,載人飛船在執行完登月任務後,還可以飛回地球。月球距離地球38萬公里。

這樣的距離應該怎麼描述呢?如果說旅行者一號相當於剛出家門口的話,那麼登月飛船就只是在自個床上翻個身罷了。

20多年以後,當人類登陸火星時,那麼這個返回記錄就要刷新了,火星遠在地球5500萬公里外,這比月球遠了140多倍。

現在制約著人類的星際航行技術的是推力,推力足夠大,速度就足夠快,時間就足夠短,如何研製更快速更有效的推進器才是人類步入星際的重要一步。

日本宇航機構JAXA開發的隼鳥二號小行星著陸探測器近日已抵達小行星“龍宮”目標處,如果探測器取樣任務順利,那麼隼鳥二號最快會在2020年後回到地球,而隼鳥二號現在已經旅行了3億公里,當它回到地球時,6億公里的旅程,這將成為人類飛行最遠併成功返回的探測器。


科幻船塢


答:提問存在歧義,缺少其他前提條件。


飛行器離開地球再回到地球,並沒有什麼不可跨越的屏障,地球之外又不全是黑洞;所以,只要飛行器的動力足夠,就能飛回地球。



不過,以人類目前的能力,是無法飛出太陽系後再飛回來的。

比如目前飛得最遠的旅行者一號,40年飛了210多億公里,在2012年8月25日穿過了太陽圈,正式進入真正的星際空間。


目前旅行者1號的速度是17km/s,攜帶的電力幾乎用完,大部分設備都已停止工作;所以,旅行者1號是沒有動力飛回地球的,只能憑藉慣性在星際空間中飄蕩,等待著其他智慧生命發現它。



目前人類的空間推進方式,採用的是傳統化學燃料,該推進方式的效率非常低,為了使小小的飛船達到很高的速度,往往需要很大燃料質量比。比如阿波羅登月飛船,其攜帶的燃料,就佔了飛船總質量的80%以上。


所以,未來的人類在星際空間和地球間來返,必定需要全新的推進方式,比如等離子推進器,空間曲速推進器等等。




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艾伯史密斯


離開地球多遠就無法回來了?

其實不用很遠,只要到達某個距離值,如果不干預其運動條件的話,它就永遠都回不來了!(當然到這個點時的速度是有一些要求的,比如已經超過了此處的逃逸速度,那麼仍然可以脫離這個趨勢)!那麼這個點在哪呢?

當然聰明的您應該早就猜出來這個位置在哪了,就是地月系的L1點,很多人認為會距離很遠甚至太陽系以外,當然我們無需將問題考慮那麼複雜!不過我們需要了解下希爾球的概念:一般天體的希爾球到其與主要天體的拉格朗日點為止!

其實希爾球是一個動態的概念,比如地月系和日地系之間的希爾球是不一樣的,當然也可以簡單的理解為地日系的地球希爾球就是日地之間地球的引力範圍,地月系地球的希爾球就是地月之間地球的引力範圍!因此我們可以認為過了這個L1點就認為不是地球的引力範圍了!當然這個點最近是地月系的L1點。

其實L1和L2點距離月心的距離是一樣的,一般從地球出發的航天器,過了這個L1點只要其速度無法再脫離月球的引力,那麼它就將成為月球的一顆衛星(當然須有入軌條件,否則可能會撞入月面)!

因此我們可以計算出來這個點大約在距離地面約45萬千米-6370千米=443630KM的位置,當然這個位置是隨著月球公轉而移動的哦!!


星辰大海路上的種花家


以目前的航天技術,載人的話,理論上是可以從火星返回,已實現從月球返回。無人探測器,最遠可以從海王星外返回,因為那些遠途探測器,都是在各個行星間借力了好幾次才最終飛出去。比如美國的探測器,去過金星,去過木星,土星,又回到木星,反覆借力拋出。


如果現在蘇聯還存在,美蘇兩國一競爭,火星載人或許早就實現了。現在俄羅斯也正準備火衛一取樣返回,而我們中國,已經發射了一顆嫦娥五號先導星T1,再入返回飛行器,獲得成功,已經可以無人從月球軌道返回。


博古又通今


這個問題要看前提,就是這個航天器是否超出了自己的運行範圍。阿波羅登月之後,從38萬公里外返回地球,也可以,目前載人航天方向上,登月可以返回,但人類還沒有突破地月系的範圍。

如果你給航天飛機設置一條無法返回的軌道,也就是單程票,當然無法返回地球。如果是載人航天,那麼地月系目前是極限,飛出去後就無法返回了,因為超出了當前所有載人飛船的極限。如果是無人探測器,目前最遠的返回方案就是去小行星採樣了。

大部分無人探測器都不會返回地球,比如旅行者系列、卡西尼探測器等等。都是單程飛行,如果一定要返回地球,也是可以,就是要動用大量的燃料。

除非要把樣本帶回地球,不然無人探測器都是單程。前往小行星的探測器之所以返回地球,是因為無人探測器要把樣本帶回地球。


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