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弹道飞行还是连续推进式飞行?

人类首次登上月球是在1954年,不过那是埃尔热创作的连环画里的主角丁丁。直到15年后,阿波罗11号的机组人员才真正完成了探险任务。而且要知道,阿姆斯特朗和他的同伴们并没有复制丁丁的飞行过程……甚至相差很远!因为美国人1969年的登月之旅是一次复杂的弹道飞行,而丁丁乘坐向日葵教授发明的火箭进行的飞行,却是一种连续推进式飞行,这就可以解释为什么他们的各自飞行所用时间不同:阿姆斯特朗和同伴们用了大约3天才到达我们地球的卫星,而丁丁、向日葵教授和机组人员却只用了4个小时多一点。

不管怎样,无论是向日葵教授的火箭,还是发射阿波罗11号飞船及月球舱的土星运载火箭,其推力都必须让其自身摆脱地球引力,从而飞向地球的卫星—月球……能够允许物体从地球表面发射出去并彻底摆脱地球引力的速度(称为第二宇宙速度,或称自由速度或脱离速度),是根据牛顿在17世纪末建立的万有引力定律计算出来的。

在与太阳系相关的参照系里面,我们的太空飞船、地球都以几乎每小时107000公里的速度环绕太阳运转!更为甚者,在与银河系相关的参照系里面,太阳则以每小时800000公里的速度围绕银河系中心运转。而我们所在的银河系,当我们把它与其他临近的星系比较时,它也在以极快的速度在宇宙中奔向自己的终点……

那么你也许会问,既然我们都在以如此这么快的宇宙速度飞奔,为什么我们自己却感觉不到呢?

自从庞加莱指出绝对参照系的概念毫无用处,尤其是随着爱因斯坦提出了相对论原理,我们懂得了根本没有绝对运动,如果没有外在的参照物,我们只能感觉到加速度。而地球、太阳系、银河系所进行的基本上是与我们保持一致的同速运动。伽利略曾经发现,如果我们在一艘匀速行驶的船内向空中抛出一个物体,该物体仍会落在原地。爱因斯坦也在一列前进的列车中抛物体时发现了相同的现象。

在与太阳系相关的参照系里面,目前最快的宇宙航行器就是美国NASA的新地平线号探测器(速度约75000公里/小时),因为在2007年2月,当它在木星这个巨大天体附近经过时,曾获得木星引力的大力推动。弹道飞行所能够获得的速度仍然较低,所以若想使用人类制造的载人或无人太空飞船进行真正的太阳系探索,我们还必须更加努力。

连续推进式飞行,例如可以通过使用离子发动机来改善性能,但是目前的离子发动机的推力还很弱,还需要假以时日才能获得极高的速度。至于星际飞行,或者甚至前往太阳系边缘的飞行,现在仍然处于科学幻想阶段……我们还会有机会再讲到这些。 pvayVdOAYeZ8rIa/W1jPOun+L9eh48E9Xk3JGmq1nfljF7WB8UebrXAdAHPOeMg6

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