人造物的概念过于宽泛,如果把范围局限于宏观、自主、可控……那我们还是来聊聊航天器吧。
前几天(8月12日)发射的的帕克号(Parker)太阳探测器,被许多报道称为是史上最快的航天器。不过,如果仔细分析的话,最快航天器的桂冠目前还不能戴到帕克号身上。
所谓帕克号最快,说的是它在飞抵距太阳约600万千米(约4倍太阳直径)的日冕区域时,速度将达到200000米/秒(相对太阳速度)。不过,帕克号首次飞掠近日点将会在今年11月初。而在目前,帕克号离冠军宝座还有不短的距离。
到今天为止,人类最快的航天器是1974年发射的太阳神1号探测器(Helios-1),它在1980年12月时达到96200米/秒的相对地球速度。不过,它的姊妹探测器太阳神2号(Helios-2)在1989年1月曾经达到过98900米/秒的相对地球速度,但那时它已经停止运行10年,不再能称为航天器了。
但是,这样的比较对于很多航天器而言并不公平。因为在太阳系中,所有物体都要受到强大的太阳引力的作用。如果向地球轨道以内发射,则航天器能借助太阳引力加速。如果向地球轨道以外发射,则需要克服太阳引力的拖拽。在人类向外发射的航天器中,速度最快的是朱诺号(Juno)木星探测器。在2016年7月4日进入木星轨道时,朱诺号相对于地球的最高速度达到了75000米/秒。
然而,朱诺号的高速得益于进入轨道时木星引力对其的加速。换句话说,它在宇宙中飞行的速度远远没有那么高。由于太阳的吸引,所有飞往地球轨道以外的航天器在宇宙中的速度都在不断衰减,并非是一个定值。
那么,如果只考虑从地球发射时的速度,最快航天器的桂冠当属志在探索冥王星和柯伊伯带天体的新视野号(New Horizons)探测器,它在2006年1月19日发射时的速度高达16260米/秒,与能脱离太阳引力的逃逸速度或者说第三宇宙速度(16700米/秒)非常接近。在途中借助木星引力加速后,新视野号最终将离开太阳系而飞往群星。
不过,在赶往宇宙的速度上,新视野号还需让位给旅行者1号(Voyager 1)探测器。这位1977年9月5日离开地球的老兵在途中借助木星和土星的引力弹弓效应,目前(2018年8月)相对太阳的速度为16979米/秒,它的姊妹探测器旅行者2号(Voyager 1)以15344米/秒的速度位列第二,14112米/秒的新视野号位居第三。旅行者2号经过了木星、土星、天王星的三次加速,但为观测海卫一而损失了一些速度。目前,仍在正常运行的旅行者1号已经离开我们19.77光时(213亿千米)。在2012年时,它突破了太阳风的边界,进入了星际空间。
撰文/tianren
本文发表于《科学世界》2017年第7期
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:《科学世界》杂志
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