美国的帕克太阳探测器每小时70万公里的速度,为什么需要40年才能抵达太...

发布网友 发布时间：2024-03-11 09:02

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热心网友 时间：2024-08-06 02:18

不基于飞行器轨道和空间位置，去讨论其速度和运行时间就是耍流氓。

帕克飞行器的最大速度，必然是在近日点附近达到的，在近日点附近，引力势能转变为飞行器的动能，必然会将飞行器大大加速（这就和流星体撞击地球最小速度是11.2km/s是一个道理，因为即便在今日地球引力场时候动能为零，地球引力也会把接近地面的小天体的速度加速到第二宇宙速度）。

飞行器的轨道根本就不是直线轨道。能不能走直线轨道？能，脱离地球引力场之后，在直接消除29.79km/s环绕太阳运动的速度就可以了，但是这么一搞，飞行器的需要接近于40km/s的速度变量。这在可预见的未来（人类还在使用化学能工质飞船），任何一个飞行器都达不到这样的速度变量。如果要发射太阳探测器，最简单快速且相对省能量的轨迹是什么样？楼主可能完全不能想象，是先把探测器打到木星轨道，然后在木星轨道附近减速，进入近日-木星转移轨道。这样的速度变量可以在18km/s左右，或许楼主觉得18km/s和40km/s差的不太多，但如果要发射同样质量的飞行器，后者需要的火箭是前者的1000倍以上（工质推出速度按3km/s计算，每级火箭质量是下一级的2.718倍，具体推论方式请百度齐奥尔科夫斯基公式，更不去说需要多出七级的变速，对工程可靠性会造成灾难性的影响）。

在火箭运能相同的情况下，以及飞行器轨道设计不出现失误的情况下，可以牺牲时间，通过行星引力的制动，来达到更大的有效载荷。在帕克太阳探测器的轨道中，会经历7次和行星的近距离接触进行制动（原理请百度“引力弹弓”），并且最终在2025年进入最终的近日轨道。显然，为了尽可能地利用火箭的载荷，团队进行了非常精心的轨道设计（作为对比，第二点中的木星轨道制动，绝对是极端粗暴——上世纪80年代末尤里乌斯号太阳探测器就是这么入轨的），在一个可接受的时间里，尽可能优化轨道设计，节省能量，流出宝贵的有效载荷以搭载更多的太阳仪器。

航天器的轨道设计是一门非常大的学问，其中的难度和物理知识远远超出普通人的想象（上面的回答估计楼主也没听懂，但我已经用了尽可能简单的描述了）。向楼主推荐坎巴拉太空计划这款游戏（KSP），非常有趣的模拟了航天器的设计&飞行器轨道的设计。虽然上手绝不容易（我第一次玩，没看攻略，一个下午才设计出一个能上天的火箭。继续折腾到半夜终于能进入最基本的地球环绕轨道了），但是对于航天迷的乐趣是无穷的。

最后附上帕克太阳探测器的轨道吧，进入最终轨道之前需要环绕太阳22圈，通过金星变轨七次。并且从图里也能明显的看到飞行器速度的变化&其轨道设计的复杂。

热心网友 时间：2024-08-06 02:19

热心网友 时间：2024-08-06 02:17