事实上,宇宙飞船达到第三宇宙速度并不难,人类发射的很多探测器都能超过这个速度。第三宇宙速度的定义为从地球表面发射的航天器摆脱太阳引力作用所需的最小初速度,大小约为16.7千米/秒。只要航天器大于这个速度,此后无需进一步加速,航天器就能够依靠惯性飞出太阳系。迄今为止,人类发射最快的航天器为太阳神号,其飞行速度高达70千米/秒,远远超过第三宇宙速度。
目前,共有五艘人造探测器正在飞离太阳系,它们分别是先驱者10号、先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号以及新地平线号。这些探测器在飞行的过程中,都使用了行星的引力弹弓效应进行加速,从而减少所需携带的燃料。它们的速度都已经达到了逃逸速度,将朝着不同的方向飞向宇宙深处。目前,在这五艘探测器中,先驱者10号和11号已经失联。
虽然这些探测器都已经飞行了很长的时间,但它们都还没有飞离太阳系。目前,飞得最远的是旅行者1号,距离地球大约140天文单位(1天文单位≈1.5亿千米),而太阳系的半径至少为1光年(1光年≈9.5万亿千米)。因此,还要再过几万年之后,探测器才能飞离太阳系,真正实现星际旅行。
根据目前的飞行轨迹,先驱者10号朝着金牛座方向飞行,并在200万年后飞抵毕宿五(该恒星目前距离地球68光年)。先驱者11号朝着盾牌座方向飞行,并在400万年后飞抵天鹰座λ附近(该恒星目前距离地球125光年)。旅行者1号朝着蛇夫座方向飞行,并在4万年后从格利泽445附近经过(该恒星目前距离地球17.6光年),随后继续在银河系中漫游。旅行者2号朝着孔雀座方向飞行,并在29.6万年后从天狼星附近经过(该恒星目前距离地球8.6光年)。新地平线号目前正在探测柯伊伯带天体,未来将继续朝着人马座方向飞行。
三个宇宙速度,是用来定义航天器环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度,这是在万有引力规律作用下才会存在的,分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
第一宇宙速度,通常是地面发射卫星等航天器时所需要达到的最小速度,只有在这个速度下,卫星等航天器才能飞离地面,进入地球轨道做环绕运动,按力学理论,第一宇宙速度V1=7.9公里/秒。
第二宇宙速度,当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时,它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星,这个速度就叫做第二宇宙速度,亦称脱离速度。按力学理论,第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。
第三宇宙速度,从地球表面发射航天器,飞出太阳系,到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度,就叫做第三宇宙速度。按力学理论,第二宇宙速度V2=11.2公里/秒。按力学理论,第三宇宙速度V3=16.7公里/秒。当然,第三宇宙速度,对于目前发射的卫星和航天器来说,暂时还未有能达到这个条件的存在,当然,并不是说没有达到这个速度就不能飞出太阳系了,就拿最近的旅行者2号来说,它已经飞往太阳系边缘了,可能再过个两三年就会飞出太阳系,这是因为旅行者2号借用其他行星的引力来逐渐增加自己的速度,使之可以飞出太阳系。
当然,以后的航天器也有可能利用自身条件达到第三宇宙速度,从而飞出太阳系,因为随着科技的发展,在未来,航天器可能利用太阳发出的高速粒子动量加速的太阳帆和电磁帆,或是直接使用核动力作为能源来支撑航天器飞行。
至于卫星会绕着地球一直转,主要有两个原因,一是卫星的轨道高度超过600㎞就能够长期在太空中运行,因为此时的卫星所受到的阻力几乎不计,而运行速度刚好于地球自转的速度相同,万有引力能够提供向心力,所以能够一直绕地球飞行;二是近地轨道上的卫星,因为受到地球表面大气层的影响,会缓缓的做近心运动,而此时,卫星需要使用自身携带的能源来不断的进行轨道修正,使之飞行速度能够达到该轨道的运行速度,这才能使卫星一直绕地球飞行,当然,若是近地轨道上的卫星没有燃料支持时,即燃料耗尽,便可以说这航天器寿命到了,最后会以螺旋状轨道进入大气层焚毁或者掉到地上或海洋中。
不过,最近在航天事业方面,即将研制出了一种新的飞行器,是用来专门替在轨道上运行的卫星等航天器补充能源的,叫做“太空救援车”,它是为燃料耗尽的卫星提供“太空救援”服务,实现空间资产利用的最大化,从而让卫星继续工作,就能“延迟退休”。
而目前“中星9A”已被列为在轨服务飞行器的潜在服务对象之一,因为在2017年6月,首颗国产广播电视直播卫星“中星9A”在发射中遭遇火箭三级工作异常,经过半个多月的“营救”才进入工作轨道。虽然目前卫星工作正常,但多次变轨造成的燃料消耗,将使其工作寿命受到影响,所以,这种太空救援车,能够补充卫星所需要的燃料。
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