歡迎來到科學急診室,我們今天了解一下卡西尼號探測器。太空飛行器僅僅是依靠天體的引力實現了轉彎,可是環繞太陽運行的行星則有點不同。由於行星本身也具有速度,所以上述的引力彈弓現象是發生在行星運動的情況下。
在太空飛行器靠近行星後,行星的運動會改變太空飛行器的引力勢能,行星的部分動能將被轉化為太空飛行器的動能也就是說經過引力彈弓後的太空飛行器的速度會發生改變。所以這種引力彈弓效應本質上就是消耗行星的動能來為飛行器加速或減速,我們大家也不要擔心行星的動能被以這種形式消耗掉從而停止公轉了。由於相對於太空飛行器來說,行星的質量十分巨大,所以經過引力彈弓後,行星的公轉速度減少量很小,幾乎可以忽略不計。
這種引力彈弓為飛行器加速的方式乾淨利落不留痕跡也不需要額外的東西,當然了這種方法在真正實施的時候會很複雜。從靠近行星的速度、角度到行星本身的運動情況等諸多方面都需要仔細考慮,所以實際應用是比較複雜的。不過雖然複雜但也總比裝上70噸燃料這種不可能的任務好,所以卡西尼號才決定走這樣一條十分怪異的軌道。
在經過六個月的飛行後,卡西尼號在1998年4月飛掠金星並實現了一次引力彈弓加速,之後在繞太陽運行一周後於1999年6月再一次飛過金星並實現了第二次引力彈弓加速。2個月後,卡西尼號又飛回地球上空,藉助地球實現了第三次引力彈弓加速然後才開始向外部軌道飛行奔向土星。
在從地球飛向土星的過程中又抱上了太陽系最大的大腿木星並在木星老大哥的帶領下進行第四次引力彈射,就這樣在太陽系三大行星的幫助下,卡西尼號終於在2004年7月1日抵達土星軌道。由於採用了這種特殊的運行線路,原本直線15億公裡的路程,卡西尼號足足走了35億公裡。不過由於是採用引力彈弓這種頗為天才的方式,整個飛行時間並未增加,僅耗時6年8個月,但卻大大地節省了燃料。
這一路上,卡西尼號幾乎逛遍了大半個太陽系,當然也像其他的遊客一樣拍了照留念而且,而且由於是利用引力彈弓,所以對幾個行星的抵近拍攝,照片質量都非常高,尤其是對木星拍攝了26000張照片甚至獲得了當時最清晰的衛星照片。此外由於經過小行星帶,卡西尼還順便參觀了一下2685號小行星。經過長途跋涉,在太陽系遊玩了快7年時間後,卡西尼號又真正開始幹活了。好了,今天的分享就告一段落了,我們下期見!