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北京赛车官网|为什么最近各国扎堆去火星?一文讲清火星发射窗口

点击: 97639  编辑:北京赛车pk拾官方网站 时间:2021-04-10

本文摘要:最近火星升空档期有点剩。

最近火星升空档期有点剩。阿联酋的“期望”年所启程,中国7月23日收到“天问”,美国则把“毅力”再来了7月底。

要不是疫情推迟了,欧空局和俄罗斯合作的“罗莎琳德·富兰克林”原本也不会卯这个繁华。  为什么去火星要扎堆?原本,2020年7月下旬至8月上旬是本轮的火星升空窗口,错失了这段时间,那就要像欧空局一样等到26个月之后了。  火星升空窗口与火星、地球、太阳的比较方位有关。

要掌控出有这些天体的“谜之走位”,我们才能寻找一条省时又省油的最佳路线。  地火最近  众所周知,太阳系现在有八大行星,从里往外,地球分列老三,火星分列老四,是个块头比地球小的红色一家人。  根据向心力公式和引力公式,我们可以得出结论就越外圈的行星角速度就越小。

因此,火星绕着太阳跑完圈要比地球慢上一拍电影,公转周期大约为687个地球日。地球有时候在追上火星,有时候又在靠近火星,约每26个月不会遇见一次。

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地火距离最近时5600万公里,更远超过4亿公里。以地球视角,在地球“转弯”火星的那段时间,火星不会一段时间经常出现“顺行”。  正因如此,火星在中国古称“星象”:颜色荧荧似火,下落令人欺骗。插句题外话,由逆行并转顺行/由顺行并转逆行的那段时间,火星不会在视觉上呈现一段时间的逗留。

如果逗留的方位正好是心宿(天蝎座),就是古人指出大奸的星象“星象守心”。  言归正传。

要找到火星升空窗口,我们直观上的第一考虑到是火星和地球之间距离最近的时刻,即“地火最近”。  间隔约26个月,地球不会前进到太阳和火星之间,连成一条直线,称为“火星冲日”。在这段时间,每当太阳刚刚从西边掉落,火星就从东边照亮。

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而每当太阳从东边照亮,火星又刚好从西边掉落,因此整夜可见。并且,此时火星在夜空中十分暗淡,是观看火星的最差机会。  如果行星轨道是个正圆,那日地火三点一线时,似乎也正好是地火最近。

但在现实中,地球和火星的轨道都是椭圆形,且火星的轨道比地球还要额扁平一些。因此,“火星冲日”和地火最近不一定重合。“地火最近”与“火星冲日” 来源:NASA 折合  从上图就可以看见,2016年5月22日再次发生火星冲日,但5月30日才是地火最近。  约间隔15到17年,火星冲日不会再次发生在火星近日点附近,称为“火星大冲”。

此时,地火距离也不会十分地近。由于地球轨道和火星轨道并不几乎正处于同一平面上,且受到其他天体的引力影响大大微调,“火星大冲”时的地火距离也非相同。火星轨道和地球轨道不出一个平面  上两次火星大冲再次发生在2018年7月和2003年8月。2003年的那次火星大冲,地火距离缩到了大约5576万公里,为近6万年来最较短!  省油轨道  那么,我们是不是该在地火最近的时候升空火星探测器呢?只不过并不是。

除了时间成本,科学家和工程师们还要考虑到最重要的燃料成本。  火星探测器并非直线扑向火星,在地球引力和升空动力的双重影响下,它以一道曲线转入太空,点燃转入一个轨道,随后过热转入惯性减速,等候火星回到之后,再行点燃前进。  这中间的路线设计可以有多条,但最省燃料的一种就是“霍曼移往轨道”。通过这种方式,飞行器可以重开引擎减速最久的距离。

  如下图右图,霍曼移往轨道是以太阳为其中一个焦点的椭圆轨道,与较低轨道(地球轨道)和低轨道(火星轨道)都共线。  当地球运营到霍曼移往轨道的近日点,飞行器启动升空,加快离开了较低轨道;而当火星运营到霍曼移往轨道的远日点,飞行器启动移往,加快转入低轨道。霍曼移往轨道  当然,飞行器必需在准确的时间窗口内升空,才能刚好在霍曼移往轨道的远日点和火星遇见,被火星引力捕捉。

这就样子大范围移往传球,必须预判队友的跑位。适合的出脚机会,也是每26个月经常出现一次。  下一次红色星球复活霍曼远日点的日期,是2021年2月11日。

也就是说,这一批升空的探险勇士们,还要流落将近7个月。


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