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【新视野号为什么能飞行这么长时间,新视野号能飞多久

来源:整理 时间:2022-04-24 16:19:53 编辑:科技知识 手机版

在地面大型射电望远镜和环绕地球运行的太空望远镜观测的基础上,科学家们发现了越来越多有可能具备生命特征的行星,那么,如果这些发射升空的探测器,以最快的速度运行,能够多久可以抵达到“超级地球”呢?目前飞行速度最快的探测器如果从地球表面运行的飞行器来看,目前速度最快的为美国宇航局研制的X-43A飞机,其飞行速度为11200公里/小时,约合3.1公里/秒,相当于音速的9.2倍,环绕地球赤道一周需要3.6个小时,在地球上这个速度已经相当快了,但是如果这个速度应用到航天领域,则基本上连龟速都谈不上。

比以上速度高一点的就是航天飞机了,比如美国哥伦比亚号的飞行速度能达到7.6公里/秒,发现号达到7.8公里/秒,阿波罗10号可以达到10.7公里/秒,这表明航天飞机一旦脱离地球大气层环境,就可以拥有比地面飞行高出很多倍的飞行速度。再比以上速度高的人造飞行器,就当属太空探测器了。比如前不久我国发射的火星探测器-天问一号,其飞行速度为11.2公里/秒;美国2006年发射的用于探测冥王星的新视野号,飞行速度能达到16公里/秒;用于探测太阳系气态行星(重点是木星、土星及其卫星)的旅行者1号,在完成使命之后依靠惯性曳继续向太阳系外围行进,目前行进速度可以达到17公里/秒,成为距离地球最远的探测器。

比上述探测器运行速度还高的,就是几颗太阳探测器了,比如1974年美国发射的太阳神1号探测器,在近日点的最高速度可以达到60公里/秒;1976年发射的太阳神2号探测器,近日点时的飞行速度达到70公里/秒;2018年美国发射的帕克探测器,在近日点时的瞬时最高速度达到了192.2公里/秒,成为人类历史上发射的所有太空探测器中,飞行速度最快的一颗。

距离地球最近的“超级地球”科学家们根据地球生命形式的基本特征以及所需的必要环境,归纳出了碳基生命在宇宙空间中存在的基础条件,即:固态星体、合适的引力环境、适宜的温度区间、有液态水、存在密度适宜的大气层、有适宜的氧气环境、拥有磁场等等。那么,假如在宇宙空间中,存在着一颗行星(或者卫星),其体积和质量与地球相近、处在一个主序期恒星系的宜居带内、拥有大气层条件,而且地表拥有和地球相似的板块构造,比如分布着山脉、峡谷、陨石坑、活火山等,在理论上就有一定的几率,在该星体上有碳基生命形成和发展所具备的光照、温度、气体和磁场环境,这样的星体科学家们将其命名为“超级地球”。

截至目前,科学家们在银河系中,发现了数量众多的可能存在生命形式的“超级地球”,距离比较近的这里列举几个:2019年,在长蛇座发现了GJ357d行星,质量约是地球的6倍,距离地球31光年;2014年,在天秤座发现了Gliese 581d行星,质量约是地球的3倍,距离地球20光年;2018年,在蛇夫座发现了巴纳德b行星,质量约是地球的0.2倍,距离地球6光年;2016年,在半人马座发现了比邻星b行星,质量约是地球的1.3倍,距离地球4.22光年,是迄今为止发现的距离地球最近的处于宜居带内的行星。

到达“超级地球”需要多久?通过以上的介绍,那么如果人类目前制造出的最快飞行器,到达地外的“超级地球”需要多久,理论上就是一个简单的数学运算了。1光年的距离是光在真空中行进1年的距离,其值约为9.46万亿公里。拿帕克太阳探测器来说,以其近日点的最快运行速度192公里/秒,那么到达6光年外的巴纳德b行星,至少需要9370年。

如果用现在距离地球最近的旅行者1号17公里/秒来计算,那么所花费的时间更长,至少需要10.58万年。当然,这些探测器在行进的过程中,并不可能永远处于最高的速度。在通过火箭将它们发射升空时,一般都是借助化学燃料的燃烧喷射出去的气体形成反推力,使其达到第一宇宙速度,然后再利用惯性行进,在此过程中,利用探测器所携带的放射同位素电源和太阳能电池提供的有限电能,维持探测器的姿态调整以及仪器设备正常工作,并不会对探测器的行进速度产生多大影响。

理论上,用化学燃料推进的速度是有极限的,它的“天花板”速度是25km/s,有些探测器之所以能超过这个速度,是利用了巨型天体的引力弹弓效应进行加速,或者说是利用了环绕巨型天体时椭圆轨道近焦点处的引力加速效应。例如,旅行者1号目前的速度是每秒17公里,这是利用木星和土星的二级引力弹弓的加速度实现的。

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