03.02 像旅行者這種飛行器,為什麼不會被其他星體的引力俘獲而可以一直前進?

囡囡語錄


像旅行者這種飛行器,為什麼不會被其他星體的引力俘獲而可以一直前進?

旅行者在太陽系內的軌跡

其實問題中的觀點是錯誤的,旅行者一直在被其他天體的引力指引著前進。這可要從我們現代火箭技術的侷限說起了。由於一般化學火箭只能將探測器送到近地軌道,然後用最後一級直接推送指轉移軌道後就算完事了,一路上就只靠慣性勇往直前了,探測器攜帶的燃料是非常寶貴的,除了修正軌道外,極少會用來加速,因此一路上巨大氣體恆星就是探測器的“加油站”。

這就是現代技術所侷限的不得不採用“引力彈弓”的原因。

引力彈弓:利用行星的重力場來給探測船加速,將它甩向下一個目標,也就是把行星當作“引力助推器”。藉助引力彈弓助推可以幫助我們探測冥王星以內的所有行星。也可以利用引力彈弓效應來繞行星變軌,利用行星或其他天體的相對運動和引力改變飛行器的軌道和速度,以此來節省燃料、時間和計劃成本!

旅行者出冥王星軌道後進入了柯依柏帶。太陽系的彗星以及一部分小行星都來自於柯依柏帶,但此處沒有大型天體,因此出了冥王星之後再無可以用來加速的天體了,而且即使有這樣的天體,由於其軌道圓周越來越大,想要利用柯依柏帶處的天體加速也是困難重重。

最外緣就是柯依柏帶,此處再無大的可以用來加速的天體,再有就是軌道圓周太大,即使可以加速這個等待時間太久(或者合適的需要幾十年甚至上百年)

出了柯依柏帶後,裡太陽系最近的天體是半人馬座南門二C了,這個離太陽系約4.22光年,看得見,但是夠不著,心有餘而力不足!

這個球球直徑有一光年,是我們太陽系的誕生地,旅行者在上面可能移動了一個像素不到

因此旅行者會繼續前行而不會被某個天體捕獲,或者一直到某個文明將其截獲(會發生這樣的事情,或者人家看著我們放了漂流瓶呢,哈哈)

其中旅行者2號在6600年後,或許會在巴納德星(離太陽系5.9光年)4.03光年處掠過,它將繼續前進,我想這個距離應該不會被巴納德星捕獲!



星辰大海路上的種花家


這個其實很好理解,旅行者號飛行器其實是自帶發動機和推進劑的,如果不帶的話,它根本就飛不出太陽系,甚至當它遇到第一顆星體木星的時候,它就無法逃出金星的引力範圍了。不過這也並不是由於它的發動機有多強,而是由於它可以適時的改變速度,以逃離星體對它的引力鎖定。

我們都知道,目前速度最快的飛行器正是旅行者2號,如今它基本上已經飛出了太陽系,然而它的飛行的過程中,卻依靠了很多星體的引力彈弓效應而加速,在最初離開地球的時候,它就依靠地球的彈弓效應加速飛往木星,來到木星之後,旅行者2號的速度達到了最大,因為木星的質量很大,所以它的引力也非常強大,彈弓效應也更強,旅行者2號也從這裡獲得了足以逃離太陽系的速度,達到了每小時23萬公里左右。



在探測了木星和它的幾顆衛星之後飛往土星,通過土星的引力彈弓效應使速度得以保持,接著又飛往天王星,然後是海王星,這些大質量行星通過引力彈弓效應給旅行者2號以足夠的速度,然後旅行者號才開始向著太陽系外進發,在飛行了37年之後,才算飛離了傳統意義上的太陽系範圍。


人類的方向


要一直前進需要解決的問題就是,如何對抗萬有引力,依靠的是能量助推,使飛行器達到一定的飛行速度,從而使得離心力大於引力,改變運行方向。



當飛行器發射速度達到第一宇宙速度(7.9公里每秒)時,環繞飛行產生的離心力就能抗衡地球的引力,不會掉下來。低於這個速度就會被引力拉掉下來。

那麼當速度繼續增大,會產生什麼情況呢。當航天器超過第一宇宙速度達到一定值時,它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星,這就是第二宇宙速度,也叫脫離速度。大小是11.2公里每秒。

有朋友就想了,速度再大呢,是的再大還能擺脫太陽的引力(16.7公里每秒),銀河系的引力(110公里每秒)。

所以,速度是決定能否抗衡引力的關鍵因素。飛行器在經歷每個空間,都有相應星體的引力起主導作用,需要相應的速度就行。

在這裡提醒一下開車的朋友,注意車速,別一不小心超速擺離地球了,飛外太空了😂😂。


分享到:


相關文章: