罗塞塔号是如何成功“追星”的?( 二 )



引力助推的历史
最早提出引力助推的科学家是苏联的尤里·康德拉图克 。 1918年,他在《致有志于建造星际火箭而阅读此文者》论文中,首先提出了引力助推的构想 。

罗塞塔号是如何成功“追星”的?

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后来,前苏联科学家弗里德里希·詹德在1925年的论文《星际飞行中喷气推进的问题》中也提出了类似的构想 。
罗塞塔号是如何成功“追星”的?

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以上两人关于引力助推的想法都不太完整,直到1961年,美国数学家迈克尔?米诺维奇才最终完善了引力助推 。 他正确地指出,行星对飞行器施加的引力助推能够推进飞行器,并减少飞行器在星际间飞行时的燃料消耗 。
引力助推有什么意义?
在太阳系进行行星探测,或者要想飞出太阳系,引力助推是现阶段一个必选的步骤 。
飞行器利用燃料获得一个速度后,在前往外行星的过程中,因为是背向太阳前进,也就是在做远离太阳的运动,所以,飞行器会持续不断地受到太阳引力的拉扯而不断减速,等到来到外行星的周围时,飞行器的运行速度将低于外行星,比如天王星绕行太阳的轨道速度 。 如果不采取引力助推,现阶段,我们将很难到达外行星,或者冲出太阳系 。
同样,飞行器在飞向内行星比如水星的过程中,因为是做接近太阳的飞行,过程中将一直受到太阳的引力拉扯,导致飞行器到达目标行星时,速度将远大于内行星绕日轨道的速度,如果飞行器只是飞掠内行星,倒也无所谓,但是如果想进入环绕内行星的轨道,就必须要减速,减速也可以采用燃料,但是这无疑将增大飞行器的体积,结果就是耗资巨大,所以最好的办法是利用内行星的引力助推来刹车 。
要付出啥代价
引力助推看上去美好极了,给飞行器减少体重,节约大量燃油,本质上就是节约了大量的资金 。 引力助推让我们得以派出探测器到各大行星一窥究竟,好处太多自不必说,天下没有免费的午餐,引力助推的代价是什么呢?
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答案当然是时间 。 所以,你也看到,罗塞塔号为了追上67p彗星,可是花了10年多时间,而大部分时间就被花在不停地绕行地球和火星上了 。

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水星距离地球最近的时候大约只有9100万千米,2004年,发射信使号水星探测器时,如果信使号直接飞到水星,并环绕水星运行,只要3个月左右的时间,这样的飞行最节约时间,但却需要信使号携带非常多的燃料,这会增加信使号的重量,同时需要更大的火箭才能把它发射出去,成本极高 。  

【罗塞塔号是如何成功“追星”的?】在金钱面前,傲娇的科学家们也不得不低下头,选择在时间上做出牺牲——让信使号在太阳系内漫游了6年多时间后才进入水星轨道 。

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