太陽系“地鐵”漫遊指南_風聞

原創：牧夫天文

參考文章：

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2679107/Mind-interplanetary-gap-Space-subway-map-reveals-travel-planets-moons-solar-Tube.html

翻譯：DAIKIN

校譯：王延昕

編排：鄢淑瀾

今天是六一兒童節，在這個歡快的日子裏，牧夫的小編將帶領各位大朋友和小朋友去太陽系坐一次“地鐵”，事不宜遲，即刻出發！

如果太陽系漫遊成為可能，那你就需要一本太陽系漫遊指南。過得糙點拿不出指南，那怎麼也得拿一張地圖是吧？ 

而小編為您找來的這張太空線路圖可就派得上大用場啦，行星際旅行所需能量消耗也能查到，裝在導航app裏再合適不過了。

這份由Ulysse Carion繪製的太陽系“地鐵”線路圖算得上是太陽系漫遊的基礎指南。想在太陽系遨遊不迷路？那就快來學習一下怎麼看懂這張基礎的地鐵圖吧。

太陽系地鐵圖使用説明：

圓圈：行星或一些值得停泊拍照的衞星。

轉線：可改變航向去往其他目的地的區域。

數字：到達不同目的地需要的速度和能量，也就是Delta-v/Δv（速度增量），根據該數據可知道到達相應目的地所需燃料。行星或衞星越大其引力越大，離開此天體所需的速度增量也就越大。

白色箭頭：代表此行星或衞星有大氣存在，可以使用行星大氣來降低航天器速度。

*注：航天器需沿着霍曼轉移軌道（Hohmann Transfer Orbit）飛行，在此軌道上航天器可以通過增速從一天體軌道“跳躍”到另一個天體軌道上。這裏會用到所謂的“奧伯特效應 （Oberth Effect）”，即使用相同發動機加速時處於高速運行的火箭會比低速火箭產生更多能量。

這張地圖是根據齊奧爾科夫斯基火箭公式計算繪製而成，所以你會看到圖中有很多數據，他們表示的是到達和離開不同星球所需的速度增量（Delta-v）。像火衞二（Deimos）這樣的小天體引力較小，航天器只需和其所受引力等量的推力就能達到逃逸速度。但在木星或者土星這樣更大的天體上，所需的速度增量就越大，航天器所消耗的燃料也更多。例如，離開太陽系最大行星——木星，需要62,200米/秒的速度增量。

Carion在採訪中表示：“製作這張線路圖的原因挺無趣的。我從學校得到一份免費的教育版Adobe Illustrator，想趁此機會學學這個軟件，所以就做了這個。”

“這幅圖不完美，還有一定誤導性，太空旅行其實遠比圖上畫的困難。但數據還是挺準確的。例如，從金星表面到低金星軌道需要27,000米/秒的速度增量。而同樣的過程，在地球只需要1/3不到的速度增量，其中的原因便是金星驚人的濃厚大氣。而逃離火衞二，則只需要約6米/秒的速度增量，嗯，就好比你騎個車衝下坡。”

這張“星際交通網絡”插圖向我們展示了航天器如何利用各種引力助推（gravity

assists）或引力彈弓輕鬆穿越太陽系。但Carion表示他的線路圖並不涉及引力助推的使用，這也是他的地鐵交通圖尚不完美的地方。“引力助推，也就是利用其他行星的引力將航天器‘ 彈射’到其他地方，這樣的方式對於航天器節能是非常重要的。但這隻有在行星正好處於合適的位置時才能實現。”

圖源：NASA

目前人類幾乎所有的超遠程航天器都利用到了引力助推。其中最著名的便是1977年發射的兩艘“旅行者”號飛船。“旅行者2號”利用引力助推依次飛越了木星、土星、天王星和海王星。而且，“旅行者2號”還是到目前為止唯一一個到訪天王星和海王星的人造航天器。

 “旅行者1號”和“旅行者2號”都於1977年發射。當年木星、土星、天王星和海王星的排列位置恰好為行星際旅行提供極為少見的便利，這使得兩艘飛船在不需消耗大量燃料的情況下就能利用行星的引力助推去到外太陽系四顆行星串一趟門兒。圖為1981年8月25日，“旅行者2號”宇宙飛船近距離飛越土星。

圖源：Corbis/NASA

牧夫小課堂

齊奧爾科夫斯基火箭公式

齊奧爾科夫斯基火箭公式是1903年俄羅斯科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基首次提出的著名方程。該公式可近似地估計火箭需要攜帶的推進劑量以及發動機參數對理想速度的影響。

火箭裝載更多的燃料便可以產生更強的推力，但這樣又會增加火箭的重量，繼而就會需要更多的燃料。面對這樣的一個難題，科學家有必要尋找和設計其他太空旅行的方式，這包括引力助推和霍曼轉移軌道。

End

也許，在不久的將來，你導航裏會響起志玲姐姐令人酥軟的聲音：“前方700萬公里進入木星低軌，請減速靠右航行…”。

『天文時刻』 牧夫出品

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行星盤

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圖片來源 ：

https://www.google.com/amp/s/www.nbcnews.com/mach/amp/ncna902236