哪個太空飛行器飛得最快?帕克號太陽探測器拔得頭籌

2020-12-08 騰訊網

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前兩天（8月12日）發射的的帕克號（Parker）太陽探測器，被許多報導稱為是歷史上最快的太空飛行器。不過，如果仔細分析的話，最快太空飛行器的桂冠目前還不能戴到帕克號身上。

所謂帕克號最快，說的是它在飛抵距太陽約600萬千米（約4倍太陽直徑）的日冕區域時，速度將達到200000米/秒（相對太陽速度）。不過，帕克號首次飛掠近日點將會在今年11月初。而在目前，帕克號離冠軍寶座還有不短的距離。

以「接觸太陽」為目標的帕克號

到今天為止，人類最快的太空飛行器是1974年發射的太陽神1號探測器（Helios-1），它在1980年12月時達到96200米/秒的相對地球速度。不過，它的姊妹探測器太陽神2號（Helios-2）在1989年1月曾經達到過98900米/秒的相對地球速度，但那時它已經停止運行10年，不再能稱為太空飛行器了。

太陽神號是最早嘗試接近太陽的太空飛行器之一

但是，這樣的比較對於很多太空飛行器而言並不公平。因為在太陽系中，所有物體都要受到強大的太陽引力的作用。如果向地球軌道以內發射，則太空飛行器能藉助太陽引力加速。如果向地球軌道以外發射，則需要克服太陽引力的拖拽。在人類向外發射的太空飛行器中，速度最快的是朱諾號（Juno）木星探測器。在2016年7月4日進入木星軌道時，朱諾號相對於地球的最高速度達到了75000米/秒。

朱諾號是使用太陽能作為能源的太空飛行器中距離太陽最遠的

然而，朱諾號的高速得益於進入軌道時木星引力對其的加速。換句話說，它在宇宙中飛行的速度遠遠沒有那麼高。由於太陽的吸引，所有飛往地球軌道以外的太空飛行器在宇宙中的速度都在不斷衰減，並非是一個定值。

新視野號由宇宙神5型運載火箭於美國佛羅裡達州卡納維拉爾角發射升空，它史上最快的發射速度得益於5顆固態助推器和額外增加的第三級火箭，以及僅有478千克的發射質量。相比之下，朱諾號的起飛質量為3625千克。

那麼，如果只考慮從地球發射時的速度，最快太空飛行器的桂冠當屬志在探索冥王星和柯伊伯帶天體的新視野號（New Horizons）探測器，它在2006年1月19日發射時的速度高達16260米/秒，與能脫離太陽引力的逃逸速度或者說第三宇宙速度（16700米/秒）非常接近。在途中藉助木星引力加速後，新視野號最終將離開太陽系而飛往群星。

到目前為止，人類發射的太空飛行器中超過太陽逃逸速度的只有5艘，分別是旅行者1號、2號，先驅者10號、11號以及新視野號，它們最終將前往星際空間。

不過，在趕往宇宙的速度上，新視野號還需讓位給旅行者1號（Voyager 1）探測器。這位1977年9月5日離開地球的老兵在途中藉助木星和土星的引力彈弓效應，目前相對太陽的速度為16991米/秒，它的姊妹探測器旅行者2號（Voyager 1）以15361米/秒的速度位列第二，14252米/秒的新視野號位居第三。旅行者2號經過了木星、土星、天王星的三次加速，但為觀測海衛一而損失了一些速度。目前，仍在正常運行的旅行者1號已經離開地球19.1光時（207億千米）。在2012年時，它突破了太陽風的邊界，進入了星際空間。

為什麼新視野號的發射速度更快，但卻趕不上旅行者呢？這是因為新視野只利用了木星的引力加速，而旅行者號得益於175年1遇的「偉大航路」，得以同時藉助了木星、土星與天王星（僅2號）的引力來加速。

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?《科學世界》2018年08期 霍金的宇宙學?

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