行星|今年火星距地球最近时为6300万公里,天问一号为啥要飞6个半月?
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【行星|今年火星距地球最近时为6300万公里,天问一号为啥要飞6个半月?】
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一般来说 , 火星探测器发射是在火星距离地球比较近的窗口发射 , 今年是地火相冲年 , 也就是有一次比较近的窗口 , 最近时距离地球只有6300万公里 。
2020年7月23日12时41分 , 长征五号遥四运载火箭(昵称“胖五”)文昌航天发射场点火升空 , 将中国首次火星探测任务的“天问一号”探测器送入轨道 , 开启了中国深空之旅的首航 。 那么这次“天问一号”的征程有多长呢?请听小编细细道来 。
航天发射必须遵循的最基本常识就是:三个宇宙速度 。
这三个宇宙速度是:第一宇宙速度为7.9km/s , 叫环绕速度 。 达到这个速度 , 航天器就不会被地球引力拽下来 , 也脱离不了地球引力 , 现在的所有人造卫星、空间站等地球轨道航天器 , 都是遵循这个发射速度;
第二宇宙速度为11.2km/s , 叫脱离速度 。 达到这个速度就可以脱离地球引力 , 飞往别的行星 , 如火星探测器发射必须达到这个速度;
第三宇宙速度为16.7km/s , 是在地球轨道脱离太阳引力的速度 , 又叫逃逸速度 , 与本文没多大关系 , 这里就不多扯了 。
从三个宇宙速度来看 , 到火星每秒必须达到11.2公里的速度 。 如果是在地火相冲的最近发射窗口发射 , 今年最近时距离为6300万公里 , 即便按7000万公里 , 按照每秒至少11.2公里的速度 , 就可以算出到达火星的时间为:70000000/11.2/3600/24≈72天 。
因此到火星只要飞72天多点 , 也就是两个多月的时间就到了 。 可航天局发言人刘彤杰宣称 , 天问一号地火转移飞行约需6.5个月 , 也就是约200天左右才能到达 , 这又是为什么呢?
原来飞火星并不是直来直去那么简单 。
我们知道 , 太阳系所有行星都在自己的轨道围绕着太阳公转 , 这些轨道都是一个个环状 。 如果从靠太阳最近的水星算起为1环 , 那么金星就是二环 , 地球就是三环 , 火星就是四环 , 然后是木星、土星、天王星、海王星 , 类推为五六七八环 。
由此我们可以看出地球与金星和火星是左右邻居 , 是靠得最近的两个星球 。 但地球和火星两个星球在自己轨道上以不同的线速度公转 , 地球公转线速度为29.8km/s , 火星公转线速度为24.32km/s , 这样两颗行星就不会老在相同的距离 。
人们把行星运行到太阳同一侧靠得最近的时候就叫“冲” , 各自在太阳不同的侧面最远时 , 就叫“合” 。 地球和火星相冲时 , 一般在6000万公里左右 , 相合最远时约4亿公里左右 。
计算行星相冲间隔时间公式为:1/S=1/E-1/T 。
式中 , E是地球的公转周期 , T是行星轨道周期 , S是地球与这颗行星的会合周期 。 这个公式可以计算地球与各大行星的相冲时间间隔 。 代入地球和火星公转周期:E(地球)=365.25天 , T(火星)=686.98天 , 可求出地球和火星相冲时间间隔为:S=779.93天 。
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