我國首個地外行星探測器天問一號已經發射一月有餘了,現在它飛了多遠呢?據我國航天工程中心最新發布的消息來看,截止到8月25日22:45,天問一號已經遠在1,000萬公裡之外,飛行裡程已超9,300萬公裡,可能很多朋友不理解天問一號與地球的距離和飛行裡程差別這麼大,這裡有兩個原因。
第一,天問一號的軌跡,並非直線。
大多數地外探測器發射之後,都不是一條直線通往目的地,一般還是需要圍繞地球繞行加速,雖然我們的長徵五號火箭推力足夠大,天問一號不需要地球引力彈弓效應加速,但是天問一號的前赴火星的旅程也並非是直線,而是一個很大的橢圓形,其軌道設計為環繞地球和火星運行(屬於霍曼轉移軌道)。
這也是因為天問一號的速度並未達到逃離太陽系所需要的速度,甚至也未達到完全脫離地球引力的速度,其實前往火星也不需要特別高的速度,因為速度太快就需要消耗更多的燃料,而且火星的引力不易將其捕獲,到達火星附近時的減速也需要消耗燃料,所以速度太快也是不經濟的,而天問一號所採用的正是在不追求更短時間的情況下使用的最為經濟的前往火星的方法。
我們也可以把天問一號的飛行軌跡想像為一個橢圓形的環地軌道,其近地點在地球附近,遠地點在火星軌道,那麼當天問一號到達遠地點的時候,恰逢火星就在那個位置,於是天問一號就會被火星引力捕獲,也就達到了前往火星探測的設計目的,不過由於受到地球引力的影響,天問一號在路途中還需要加速和姿態修正,以保證在正確的路線上行駛。
第二個原因:天問一號本身就具有地球運行的速度。
地球是圍繞太陽運行的,每一秒鐘就飛奔了29.7公裡,凡是處在地球上的一切物體,都被附加了這一速度,在你閱讀完這篇文章所用的時間中,你已經隨著地球飛奔了數千公裡,從地球上發射出去的太空飛行器也一樣攜帶著這一速度,只是我們經常把這種速度忽略,所謂太空飛行器達到的第一和第二宇宙速度都是在忽略地球運行速度基礎上的速度。
天問一號發射於7月23日12:41,截止到8月25日22:45,已經飛行了33天零10個小時左右,其本身所攜帶的地球運行的速度就已經達到了8500多萬公裡,不過天問一號並非是向著地球前進的方向飛行的,它基本是在地球前進方向的偏向外部的方向往火星飛奔,由於地球引力作用的影響,它所攜帶的地球速度會不斷降低,因此實際距離不到8500萬公裡,再加上天問一號的發射和後續推進速度,所以在8月25日10:45左右,它一共大約飛行了9,300萬公裡。
雖然天問一號已經飛行了30多天,但它仍然還要飛行五六個月的時間,長途跋涉5億公裡左右才能到達火星的位置,中途將進行數次加速、減速和軌道調整,使其為火星引力捕獲並圍繞火星運行,狀態穩定和時機成熟後,將釋放火星車到火星表面進行實地探測。
參考資料:
《北京日報》8月26日文章《飛行1月餘、距地球超1000萬公裡,「天問一號」還要連闖七大難關》