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朱诺号如何成为最快的宇宙飞船呢?

来源:guailuo123    发布时间:2019-07-10 21:33:36


当在2016年7月5日朱诺号(Juno)探测器成功被木星俘获入轨之时,朱诺号不只是解决了一系列棘手的科学难题而创造了历史,同时还保持了一项吉尼斯世界纪录。


到达木星并进入这颗巨行星的轨道需要一些复杂的物理过程。在执行必要的机动过程中,朱诺号成为了史上速度最快的宇宙飞船,打破了已经保持了四十年的纪录。


在其峰值速度时,朱诺以每小时165,000英里(即时速为265,000公里,约为每秒73千米)飕飕地穿行于太空之中。这么高的速度(脱离太阳引力束缚的第三宇宙速度也只要16.7 km/s)要归功于朱诺号自身的发动机、火箭发射装置以及地球和木星的万有引力这几者的结合。


引力弹弓效应示意图:利用行星的引力场进行加速


但即便速度相对如此之高,但这实际上也只是缓缓地飞近木星,这场高速旅行还是花了五年的时间。


木星距离地球8.7亿公里(地球距离太阳约为1.5亿公里),但朱诺号的旅程并不是一条直线。在踏上最终旅途之前,朱诺号先环绕地球运动,利用我们自己行星的引力来推动它飞向木星,而最终的旅程总计27亿公里。


NASA解释道,在飞掠地球期间,利用地球的重力助推(即引力弹弓效应),朱诺号借用了一点点地球绕太阳运行的巨大动量,这样能给予这艘宇宙飞船足够多的能量来径直前往木星”。把探测器发射送入太空的火箭只给予朱诺号一半所需的推力,如果没有这种助推,飞行将无法实现。


一旦进入木星轨道,宇宙飞船不得不放缓速度。


朱诺号利用地球引力进行加速而最终飞往木星


“当我们接近木星,我们以这样的速度进入木星轨道是太快了,” 朱诺号的项目主管Rick Nybakken在美国航空航天局(NASA)的视频中表示。“如果我们不采取行动,我们就会飞过木星而无法入轨。”


为了降低速度,首先,朱诺号开始旋转的越来越快,每分钟加速五倍。旋转的更快能保持的更稳定——想想小孩子玩的旋转陀螺,它只会在旋转速度开始变慢时出现倾斜。


然后,朱诺号将发动机反向点火了35分钟,把飞船的速度刹下来。以这个较慢的速度能使朱诺号准确地被木星的引力拉入轨道,之后再进行20分钟的燃烧,朱诺号成功绕木星轨道运行。


此前宇宙飞船的速度记录是在1976年4月17日由太阳神1号(太阳神2号与之相接近)所创下的,太阳神号探测器以每小时157,000英里(即时速为253,000公里,约为每秒70千米)绕太阳轨道运行,这两个探测器都是用于研究太阳的活动。另一项针对太阳的任务(NASA希望在2018年发射)所发射探测器的速度将会令朱诺号望尘莫及,其最高速度接近朱诺号的三倍。


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