太阳系“地铁”漫游指南_风闻

原创：牧夫天文

参考文章：

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2679107/Mind-interplanetary-gap-Space-subway-map-reveals-travel-planets-moons-solar-Tube.html

翻译：DAIKIN

校译：王延昕

编排：鄢淑澜

今天是六一儿童节，在这个欢快的日子里，牧夫的小编将带领各位大朋友和小朋友去太阳系坐一次“地铁”，事不宜迟，即刻出发！

如果太阳系漫游成为可能，那你就需要一本太阳系漫游指南。过得糙点拿不出指南，那怎么也得拿一张地图是吧？ 

而小编为您找来的这张太空线路图可就派得上大用场啦，行星际旅行所需能量消耗也能查到，装在导航app里再合适不过了。

这份由Ulysse Carion绘制的太阳系“地铁”线路图算得上是太阳系漫游的基础指南。想在太阳系遨游不迷路？那就快来学习一下怎么看懂这张基础的地铁图吧。

太阳系地铁图使用说明：

圆圈：行星或一些值得停泊拍照的卫星。

转线：可改变航向去往其他目的地的区域。

数字：到达不同目的地需要的速度和能量，也就是Delta-v/Δv（速度增量），根据该数据可知道到达相应目的地所需燃料。行星或卫星越大其引力越大，离开此天体所需的速度增量也就越大。

白色箭头：代表此行星或卫星有大气存在，可以使用行星大气来降低航天器速度。

*注：航天器需沿着霍曼转移轨道（Hohmann Transfer Orbit）飞行，在此轨道上航天器可以通过增速从一天体轨道“跳跃”到另一个天体轨道上。这里会用到所谓的“奥伯特效应 （Oberth Effect）”，即使用相同发动机加速时处于高速运行的火箭会比低速火箭产生更多能量。

这张地图是根据齐奥尔科夫斯基火箭公式计算绘制而成，所以你会看到图中有很多数据，他们表示的是到达和离开不同星球所需的速度增量（Delta-v）。像火卫二（Deimos）这样的小天体引力较小，航天器只需和其所受引力等量的推力就能达到逃逸速度。但在木星或者土星这样更大的天体上，所需的速度增量就越大，航天器所消耗的燃料也更多。例如，离开太阳系最大行星——木星，需要62,200米/秒的速度增量。

Carion在采访中表示：“制作这张线路图的原因挺无趣的。我从学校得到一份免费的教育版Adobe Illustrator，想趁此机会学学这个软件，所以就做了这个。”

“这幅图不完美，还有一定误导性，太空旅行其实远比图上画的困难。但数据还是挺准确的。例如，从金星表面到低金星轨道需要27,000米/秒的速度增量。而同样的过程，在地球只需要1/3不到的速度增量，其中的原因便是金星惊人的浓厚大气。而逃离火卫二，则只需要约6米/秒的速度增量，嗯，就好比你骑个车冲下坡。”

这张“星际交通网络”插图向我们展示了航天器如何利用各种引力助推（gravity

assists）或引力弹弓轻松穿越太阳系。但Carion表示他的线路图并不涉及引力助推的使用，这也是他的地铁交通图尚不完美的地方。“引力助推，也就是利用其他行星的引力将航天器‘ 弹射’到其他地方，这样的方式对于航天器节能是非常重要的。但这只有在行星正好处于合适的位置时才能实现。”

图源：NASA

目前人类几乎所有的超远程航天器都利用到了引力助推。其中最著名的便是1977年发射的两艘“旅行者”号飞船。“旅行者2号”利用引力助推依次飞越了木星、土星、天王星和海王星。而且，“旅行者2号”还是到目前为止唯一一个到访天王星和海王星的人造航天器。

 “旅行者1号”和“旅行者2号”都于1977年发射。当年木星、土星、天王星和海王星的排列位置恰好为行星际旅行提供极为少见的便利，这使得两艘飞船在不需消耗大量燃料的情况下就能利用行星的引力助推去到外太阳系四颗行星串一趟门儿。图为1981年8月25日，“旅行者2号”宇宙飞船近距离飞越土星。

图源：Corbis/NASA

牧夫小课堂

齐奥尔科夫斯基火箭公式

齐奥尔科夫斯基火箭公式是1903年俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基首次提出的著名方程。该公式可近似地估计火箭需要携带的推进剂量以及发动机参数对理想速度的影响。

火箭装载更多的燃料便可以产生更强的推力，但这样又会增加火箭的重量，继而就会需要更多的燃料。面对这样的一个难题，科学家有必要寻找和设计其他太空旅行的方式，这包括引力助推和霍曼转移轨道。

End

也许，在不久的将来，你导航里会响起志玲姐姐令人酥软的声音：“前方700万公里进入木星低轨，请减速靠右航行…”。

『天文时刻』 牧夫出品

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行星盘

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图片来源 ：

https://www.google.com/amp/s/www.nbcnews.com/mach/amp/ncna902236