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人类发射的深空探测器都是背着太阳走的吗?

其实这种想法是看了天体运行想象图得到的直观印象,深空探测器发射和运行轨迹并不像我们想象的那么简单,有一系列复杂的运行过程,让我们一起来了解一下。

有位网友提问:为什么人类要向与太阳反方向做星球探索?

这其实是一错误认知,大概看到大多数飞行器都是探测地球外侧行星或天体,因此理所当然的认为是背着太阳飞。但实际上,人类空间探测并没有反太阳方向和顺太阳方向一说。

人类发射的深空探测器都是背着太阳走的吗?

首先我们要了解一下太阳系天体布局。

太阳系是一个以太阳为核心的大转盘,转盘的面就是黄道面。太阳系有八大行星和若干颗矮行星、几百颗卫星和无数的小行星、彗星等小天体,这些天体都是在黄道面上下各自轨道围绕着太阳公转。

八大行星从太阳最近算起,我们地球排在老三位置,最靠近太阳的是水星,其次是金星。排在地球外面距离太阳更远的顺序是火星、木星、土星、天王星、海王星。

一些人看到了一些太阳系图片,会直观的认为,人类派出的航天器如果是探测金星、水星或者太阳,就会朝着太阳方向飞去,如果探测火星、木星、土星、天王星、海王星,或者更远的柯伊伯带,或者向太阳系外飞去,当然就要背着太阳飞了。

实际上探测器发射后再太空飞行的过程非常复杂,地球和目标行星都在运动,而且运动速度是不一致的,飞行过程需要时间,双方的位置不断变化,根本就不是向着太阳或者背着太阳那样简单的直线。

人类发射的深空探测器都是背着太阳走的吗?

即便直观来看,朝着太阳飞的探测器也很多。

上世纪美苏发射了几十艘探测器,探测金星和水星,这两个行星都是在地球向着太阳的内测,想象中都只能朝着太阳飞去,才能到达。但这两颗星球也是围绕着太阳公转的,当这些探测器到达目的地后,就在这两个行星的轨道上环绕,这两颗行星有时候会转到太阳的另一边,它们就也跟着过去了,这算是朝着太阳飞还是反着太阳飞呢?

NASA2018年8月12日发射的帕克号太阳探测器,就是朝着太阳飞去的。但这种飞也是有时向着太阳有时离开太阳,因为它是围绕着太阳做一个椭圆形轨道飞行,看起来就有时是向着太阳飞去,有时是离开太阳飞远了。

人类发射的深空探测器都是背着太阳走的吗?

这个探测器依靠太阳和金星的引力弹弓效应,不断给自己加速,从发射时的第二宇宙速度,即每秒约11.2千米,现在已经加速到了每秒100千米以上,这样就能够越来越靠近太阳,而不被太阳引力拉下去。到了2024年12月,帕克号的速度将达到每秒200千米,在最近时600万千米距离的太阳日冕中,抚摸这个老虎屁股,给人类揭示其更深层次的秘密。

因此,是向太阳飞去还是背着太阳飞要看探测器的目标任务是什么,还要看航天器此一时彼一时的飞行姿态。

人类发射的深空探测器都是背着太阳走的吗?

人类探索空间目标,理论上要走最短的路线。

人类在进行空间探索时,若要前往一个行星目标,当然希望是走最近的路线,当这颗行星或天体在相对地球隔着太阳的另一边时,应该是最远的时候,因此除非是傻子,才会走这种路线。

因为所有的天体都是在运动着的,不会在某个地方等候着人类发射的航天器到来,因此,在发射一艘飞船或者探测器要去太阳系某个天体时,科学家们会精心计算出这个天体的轨迹,然后确定一条最佳航线去与它会面。

人类发射的深空探测器都是背着太阳走的吗?

但最短的路线并不等于是直线。

行星探测器发射必须遵循霍曼转移方式。如2018年NASA发射的洞察号火星探测器,发射时间正好是火星大冲,距离地球最短路程只有5500万千米,但遵循霍曼转移方式必须走完一个外切地球轨道、内切火星轨道的半个椭圆,这一走就是4.8亿千米,全程走了6个月21天。

这个时候地球和火星都转到了太阳的另一面,这个探测器的路径,你说是向着太阳飞还是背着太阳飞呢?(见上图)

所以,人类发射的航天器都是为了采用更快更省燃料到达目的地的方式进行,不存在什么向太阳反方向还是顺方向的问题。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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