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旅行者2号如何借木星引力

时间:2022-06-01 22:16:12 作者:滴滴租号

如何能在木星表面登录?

想要在木星表面登陆我们就需要了解木星,



木星(Jupiter)是太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星,从内向外的第五颗行星。它的质量为太阳的千分之一,是太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。



木星是一个气态巨行星。木星主要由氢组成,其次为氦,占总质量的25%,占所有太阳系行星的70%岩核则含有其他较重的元素。气态行星没有实体表面,它们的气态物质密度随深度的变大而不断加大。我们所看到的通常是大气中云层的顶端,压强比1个大气压略高。



看到这里你可能就明白了,木星是没有地面的!不过话虽这么说,但NASA还是有向木星投放过探测器的。但在探测器在木星的浓厚的大气层中下降了不到8公里就被巨大的气压给压坏了,而木星大气层厚达5000公里,这才是表面呐。



就算未来科技可以克服木星大气压,降落也是在木星“海”里,啊,我也想去看看木星的大海。最后送上一发大红斑!


《流浪地球》中地球为什么一定要经过木星这么巨大且不稳定的因素?是为了燃料吗?

电影《流浪地球》主要讲的就是地球经过木星时克服木星引力,重新开始流浪征途的故事。实际上地球经过木星也是小说中的安排,只是其中的故事并没有这么惊险,而是电影中将这一片段夸大了而已,那么刘慈欣创作《流浪地球》时为什么要让地球经过木星呢?说起来原因其实非常简单,就是为了让地球利用木星的引力弹弓效应加快速度,所以地球经过木星只是一个加速行为,如此而已!

其实木星就是太阳系中一个优良的加速器,不但是在影视作品中,在现实中更是如此,在人类已有的数十次向着外太阳系发射的航天器中,很多航天器都利用到了木星的引力弹弓效应,比如旅行者1号,旅行者2号,先驱者号、新视野号探测器都曾经利用过木星的引力弹弓效应加速,好处不但是航天器的速度大大加快,而且还能节省燃料。

如今人类飞行最远的航天器旅行者1号和旅行者2号都是通过木星的引力弹弓效应而获得了可以离开太阳系的速度的,已经航行到了210亿公里外的旅行者2号,就是从木星这里获得了极大的动能,从刚到木星附近时的秒速不到10公里加速到了秒速35公里左右,经过几十年的飞奔才跑到了如此遥远的距离的。

实际上不止是木星具有引力弹弓效应,较大质量的天体都可以让围绕它运行的物体获取引力弹弓效应,太阳系中的8大行星连同太阳都可以进行引力弹弓效应的运用,我们的地球也一样,比如我们要去月球探测,但是我们的长征三号乙型火箭并没有能力把嫦娥四号直接发射到月球轨道上,所以也是发射之后依靠地球的引力弹弓效应增加速度和扩张其轨道,最终让嫦娥四号进入环月轨道运行。



而在《流浪地球》这部作品中,其实刘慈欣安排了太阳和木星共同给地球加速,故事中讲到曾经有一段时间地球时而靠近太阳时而远离太阳,这个时候正是利用太阳的引力弹弓效应给地球加速之时,后来地球又运行到了木星的附近,开始利用木星的引力弹弓效应给地球加速,这也是因为木星的质量巨大,是地球质量的318倍,现实中利用它的引力弹弓效应就可以把航天器加速到脱离太阳系引力的程度,小说中也是可以靠其大大加速地球离开太阳系的速度,而且还可以大大节省燃料,但在电影中则是由于木星引力出现不稳定状况,导致地球难以脱离木星引力出现了撞向木星的可能,后来人类齐心协力克服了困难,才又开启了流浪地球航向新家园的征程。


但如果真的将地球运行到木星附近,利用其引力弹弓效应的话,将是十分不可取的,因为木星的引力足以将近距离的地球拉变形,电影中地球的大气都已经被木星吸收,如此近的距离,地球势必会被木星引力揉成一个熔岩星球,甚至有被拉碎的可能,这是绝对不可以尝试的,所以要让地球利用木星的引力弹弓效应并不容易,这需要在很远的距离上才能保证安全,然而距离太远的话,引力弹弓的加速效应却就又不明显了。

20世纪70年代末美国宇航局是如何利用行星排列机会的?

20世纪70年代末,美国宇航局利用一次几百年一遇的罕见的行星排列机会“二箭四雕”,发射了“旅行者1号”、“旅行者2号”两颗外行星探测器。“旅行者1号”在飞过木星和土星后,完成了自己的绝大部分使命。而“旅行者2号”则利用土星的引力,改变航向并加速飞往天王星,然后再飞往海王星。

"旅行者2"号已到达太阳系边缘,为什么没有给我们传回一张“太阳系八大行星全家福”?

要回答这个问题首先要弄清楚旅行者2号是如何到达太阳系边缘的。

旅行者2号(Voyager 2)是一艘于1977年8月20日发射的美国国家航空航天局无人宇宙飞船。它与其姊妹船旅行者1号基本上设计相同。不同的是旅行者2号循一个较慢的飞行轨迹,使它能够保持在黄道(即太阳系众行星的轨道水平面)之中,藉此在1981年的时候透过土星的引力加速飞往天王星和海王星。正因如此,它并没有像它的姊妹旅行者1号一样能够如此靠近土卫六。但它因此而成为了第一艘造访天王星和海王星的宇宙飞船,完成了藉这个176年一遇的行星几何排阵而造访四颗气态巨行星的机会。

之后,旅行者2号以预先设置好的轨道慢慢离我们远去,2010年4月底至5月初,“旅行者2号”运行至太阳系的边缘。4月22日,“旅行者2号”向地球发送出一些非常奇怪的信号,在经过13小时后,信号被NASA的深空天线成功接受。但遗憾的是,NASA的科学家至今无法破解。

从以上信息我们知道,旅行者2号始终与各行星同一平面轨道运行,并借助各行星自身引力慢慢脱离太阳引力并到达太阳系边缘。

在此过程中,通过地面操控,近距离观察并拍摄各行星不难做到,但却无法得到完整的“太阳系全家福”原因有二:

第一, 旅行者号始终未完全脱离太阳系,看似飞了140亿公里,但远远未脱离太阳引力,就算一切顺利,到8571年(从2018年起差不多还有6553年),“旅行者2号”将离太阳0.42光年,即2.5万亿英里左右。然而,即使最近的恒星也要十倍于这个距离。试问,当你身处群山之中你能看到或者拍摄到群山景况吗?

第二, 由于一直处在太阳系众行星的轨道水平面,即二维平面,想要二维平面“全家福”就需要处在三维上某一个点,这对于旅行者号来说显然不可能。

所以,就算NASA的科学家未来破解旅行者2号发来的信息,也不可能是“太阳系全家福照”。或许百万年以后真的可以处在能够拍摄“全家福”的位置,但很不幸,旅行者2号在2025年左右就会电池耗尽,脱离地面控制。

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NASA科学家是怎么精准的计算并控制旅行者一号二号的轨道的?

首先感谢邀请,我们知道今天的手机、电视等一系列媒体设备都是靠信号传输获取信息的,而信号的传输则是由卫星来进行接收和发射,而这些卫星都是在近地轨道运作的,这样确保了信号的同步以及更快的传输效率。

地球之外的太空中是不存在卫星的,在地球上你的手机信号超级好有5G,但是如果把手机拿到火星上,你会发现手机没有信号了,这代表信号只有卫星存在的时候才会有。为了解决这一项问题,自无人深空探测器发射后,这些探测器例如旅行者1号、2号、新视野号、黎明号以及火星木星土星的探测器,都需要一种更加先进的技术来支持信号的传递。

自此,美国宇航局创建了无人深空网络系统,该系统建造三大信号基站,信号覆盖率达到整个全球,实现全球信息同步的同时,还将信号的探头指向无人的太空,而它们之间的传递方式是这样的,首先旅行者1号探测器向地球发射信号,信号被卫星接收,卫星将信号进行处理后发送到地面的信息基站,而信息基站将信号传递给美国宇航局。而发射指令也是同样如此!

当地面指挥团队向旅行者1号发布指令时,也是通过基站——卫星然后经过一阵漫长的距离后到达旅行者1号,因此这个系统被称为无人深空网络系统,目前来看,无人深空网络系统还能和旅行者1号建立连接,我们不知道该系统的最大传输范围有多远,以及传输功率。不过无人深空网络系统的建设,为人类的太空探索带来了巨大的便捷。

通过以上的答案,我相信你已经了解了旅行者1号的传输方式。令人兴奋的是,无人深空网络的建设,为未来的太空信号传递带来了新的方式,试想一下,当你前往火星时,不用再担心信号的传输问题,你可以在火星和地球上的家人视频,这就是它对人类世界作出的贡献。

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探测器借木星的能量加速,是否会导致木星速度变慢?


人类航天器借木星之力飞行也不是借木星的旋转之力,而是借它自身的引力和相对运动,就是引力弹弓效应。因为旋转本身不是力,应该说只有旋转运动而没有旋转之力;就像只有离心运动而没有离心力一样。所谓的旋转力和离心力都是一些假想力。而木星对航天器的引力是木星质心对航天器的引力,它的大小与木星是否旋转更是无关。总而言之人类航天器是借木星引力加速,不是借旋转的“力量”加速。所以即使能影响到木星,也只是影响它的公转速度,而不会影响它的自转速度。

那么到底能不能影响到木星,甚至使木星减速?肯定会影响,不过这个影响还不如苍蝇踢了航空母舰一脚的效果大,所以不能使木星减速。

附:引力弹弓效应小知识

引力弹弓效应又称为引力助推或绕行星变轨。就是利用行星重力场来给航天器加速将它甩向下一个目标,将行星当成引力助推器。这个定义在宇宙空间动力学中专业的说法是利用行星或其它天体的相对运动和引力改变航天器的轨道和速度,以此来节省燃料、时间和成本。引力弹弓既可以用以加速航天器,又可用以降低航天器速度。下面是美国“旅行者2号”行星探测器利用引力弹弓效应加速和变轨的动画示意图。

其中粉红色的线是“旅行者2号”探测器的运行轨道,它连续借了4个行星的引力和相对运动(不是自转运动)最终奔出太阳系。

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