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是的。看上去,这是可行的。“罗塞塔”飞临彗星的速度约为2米/秒,此时宇航员跳下探测器。由于起跳速度可以超过2米/秒,他有办法做到起跳之后相对于彗星静止。
如果宇航员能够以1.98米/秒的速度跳离地球表面,它能够以同样的速度跳离“罗塞塔”吗?或许不行。跟在地球上起跳相比,从探测器上起跳有一点完全不同——随着宇航员的起跳,探测器本身会朝反方向移动。
宇航员在起跳时推动“罗塞塔”,后者也以同样的力反推宇航员。此外,作用于宇航员的力和作用于“罗塞塔”的力,作用时间都是一样长的。动量定律指出,力乘以作用时间,就等于那个物体动量的改变。这意味着,在起跳之后,“罗塞塔”和宇航员会获得相等却相反的动量。
所以,答案是:人类宇航员可以从“罗塞塔”号上跳下来,登陆那颗彗星。
三大探测器聚彗星说的是什么?
在太阳系中众多的小天体中,哈雷彗星可以说是非常有名了,这颗彗星每隔76至79年就会靠近地球一次,每当到了这个时候,地球上的人类仅凭肉眼就可以看到它。哈雷彗星上一次靠近地球是在1986年,根据天文学家的预测,2061年,哈雷彗星将再次归来。
哈雷彗星就像是太阳系中的一辆“观光车”,并且它的运行轨迹还很有规律,是可以预测的。这不禁令人好奇,当哈雷彗星再次归来时,人类能否将探测器装在哈雷彗星上,然后像搭乘“观光车”一样去探索宇宙深空呢?
人类有能力将探测器装在哈雷彗星上吗?早在1986年的时候,人类就陆续发射了“韦加一号”、“韦加二号”、“Giotto号”等多个探测器对哈雷彗星进行了抵近观测,而到了2004年,人类甚至还发射了一个以登陆彗星为目标的探测器——“罗塞塔号”。
“罗塞塔号”的登陆目标是一颗被命名为“楚留莫夫-格拉希门克”(Churyumov-Gerasimenko)的彗星,在经历了漫长的飞行之后,“罗塞塔号”于2014年8月6日与“楚留莫夫-格拉希门克”彗星会合,同年11月12日,“罗塞塔号”携带的“菲莱登陆器”成功地在这颗彗星上实现了受控状态下的软着陆。
由此可见,人类早在2004年就已经拥有了在彗星上着陆的能力,而哈雷彗星再次归来的时间则是2061年,所以我们可以相信,当哈雷彗星再次归来时,人类的相关科技早已发展得非常成熟,完全有能力将探测器装在哈雷彗星上。然而“能不能做”是一回事,“值不值得做”又是另一回事了。
将探测器装在哈雷彗星上,其实并没有我们想象中的那么有价值在日常生活中,当我们需要搭乘观光车时,观光车总是会停下来等我们,但哈雷彗星却不会停下来等待人类的探测器。
或许有人会说了,既然哈雷彗星的运行轨迹是可以预测的,那我们只需要让探测器事先等待在哈雷彗星的“必经之路”上,等到哈雷彗星到达时直接挂在它上面,这样不就可以了吗?答案是否定的。
根据1986年的观测数据,哈雷彗星到达近地点的速度约为33千米/秒,到达近日点的速度约为55千米/秒,如果我们让探测器“原地等待”,就相当于让探测器以如此高的速度与哈雷彗星碰撞,实际上,在探测器与哈雷彗星接触时,即使两者的速度只相差1%,探测器也无法承受如此高速度的碰撞。
因此可以说,人类想要探测器装在哈雷彗星上,首要条件就是要让探测器与哈雷彗星的速度和运行轨道非常接近,最好就是让它们彼此之间的相对速度为零,并且运行轨道完全重合。
实现这个目标大概可分为三步:1、探测器发射升空;2、探测器前往与哈雷彗星的预定交汇点,并在此过程中精准调整自己的运行轨道以及速度,以便探测器在到达预定交汇点时,能够与哈雷彗星保持同步运行;3、在到达预定交汇点之后,探测器在哈雷彗星上着陆并完成后续的固定工作。
需要注意的是,上述的第3步完全没有必要,这是因为太空中的阻力完全可以忽略不计,如果探测器的速度和运行轨道都与哈雷彗星相同,那么就算不把探测器装在哈雷彗星上,它同样也会沿着与哈雷彗星相同的轨道运行。
也就是说,只要人类愿意,随时都可以发射一颗与哈雷彗星的速度和运行轨道相同的“人造彗星”,哈雷彗星能去哪里,这颗“人造彗星”就能去哪里,根本就不需要等到2061年哈雷彗星再次归来的时候。那为什么人类不发射这样一颗“人造彗星”呢?原因就是这样做没有多大的价值。
哈雷彗星的远日点和近日点分别为35.1AU、0.586AU(注:“AU”为天文单位),最远也就能到达冥王星的公转轨道附近(注:冥王星的近日点约为30AU)。
哈雷彗星的轨道周期为76至79年,就算单程减半的话,它从近日点到远日点也需要30多年的时间,时间拉得太长了,相对而言,人类直接向太阳系外围发射的探测器所需要的时间就要短得多,比如说人类于2006年发射的“新地平线号”探测器,只花了大约9年半的时间就抵达了冥王星附近。
再说了,太阳系中的天体密度比想象中的要稀疏得多,很可能哈雷彗星在完成了一个公转周期之后,都不会靠近一个有探测价值的天体,也就是说,就算人类发射了一颗与哈雷彗星运行轨道相同的“人造彗星”,也大概率不会有什么有价值的收获。
这也就意味着,如果人类将探测器装在哈雷彗星上,那这个探测器很可能也只能帮助人类更好地了解哈雷彗星本身,而在过去的日子里,人类已经通过各种观测方式(包括前文提到的抵达观测)对哈雷彗星已经有了较为全面的了解,因此单独向哈雷彗星发射一个探测器,也没有太大的价值。
小结综上所述,当2061年哈雷彗星再次归来时,人类是有能力将探测器装在哈雷彗星上的,但由于这样做并没有太大的价值,因此届时的人类很可能不会这样做。
哪些国家探测过火星
科学研究表明,在太阳系中,许多彗星在地球等行星的形成过程中被“消耗”掉了,而未变成行星的那些彗星则可能仍保持着原始状态。事实上,彗星的原始材料会提供亿万年前宇宙演化过程的线索。可以说,彗星将为科学家们提供一个窥视46亿年前太阳系形成的化学过程的窗口。
现在有一种流行的观点认为,撞入地球的彗星促进了生命形成的化学过程。毋庸置疑的一点则是,探测器发回的数据和带回的样品将有助于揭开种种疑团。于是新世纪伊始,各航天大国掀起了一股彗星探测热。
此次彗星热将意味着又一场太空竞赛拉开了序幕,并且与1986年的那场竞赛相比目标更高:不仅是照相而已,而是要登陆、采样、返回地球。
资料表明,“报名”参加这场竞赛的主要“选手”有欧洲空间局的“罗塞塔”号探测器和美国的“深空1”号探测器等。
“罗塞塔”号探测器示意图
“罗塞塔”号探测器已于2004年3月2日由阿丽亚娜—5G型火箭运载,从法属圭亚那库鲁航天中心升空,预计于2011年抵达维尔塔宁彗星。欧洲空间局的目标是使其成为在彗星上登陆的第一个探测器。而“罗塞塔”号的任务则是测量维尔塔宁彗星表层以及表层以下20厘米深处未暴露在阳光下的物质性质,并发回数据。
“罗塞塔”号探测器航行路线十分漫长,途中还要两次利用地球引力助推,一次利用火星引力助推,才可使其进入与维尔塔宁彗星相似的轨道,这样就能以较低速度实施交会。科学家们估算,从2011年起“罗塞塔”号将与维尔塔宁彗星实施长达22个月的交会。
1998年10月,美国成功发射了“深空1”号探测器,并已于2002年9月在距离博雷利彗星2200千米处掠过。该探测器除发回黑白照片之外,还向地面发回了有关彗星周围气体和红外线的数据。这些照片比“乔托”号拍摄的哈雷彗星的照片质量还要好,从照片上可以清晰地看出博雷利彗星上存在多种地形,既包括平原,也有起伏的丘陵。
“深空1”号探测器示意图
同“深空1”号相比,美国宇航局的“彗核旅行”彗星探测计划则进行得并不顺利。总造价高达6000万美元的“彗核旅行”号在2002年7月3日发射升空。科学家们指出,该探测器目标有2个,一是恩克彗星,它于1786年被发现,是彗星家族中已知轨道周期最短的,绕太阳1周只需2.3年。而该探测器下一个目的地则是施瓦斯曼—瓦赫曼3彗星。此外,还争取对另一颗名为“达雷斯特”的彗星进行探测。
按照设计,“彗核旅行”号将以约100千米的距离飞掠每颗目标彗星。探测器上装备的高精度照相机,能拍下直径为4米的天体表面特征,获取有关彗核尺寸、形状、亮度和颜色等数据。另外,探测器上还携带了尘埃和气体分析仪等仪器。
然而,不幸的是“彗核旅行”号于8月15日与地面失去了联系,科学家们确认它已意外地碎裂成了3块。
知识点
大彗星
大彗星是对地球上的观测者来说特别明亮和壮观的彗星,以过去的数字来看,平均约10年才会出现一颗。 要预测某颗彗星是否能成为大彗星是很困难的,有许多因素都会造成彗星的光度与预测的不同。一般而言,有巨大或活跃核心的彗星,如果够接近太阳,从地面观察时在最亮的时刻又没有被太阳遮蔽掉,它就有机会成为大彗星。 彗星在被发现后,会以发现者的名字作为正式的名称,但有些特别亮的反而会以最明亮的年份直接称为××年大彗星。
探测过火星的国家有美国、俄罗斯、欧洲、印度和中国。
1、俄罗斯
1960年,前苏联向火星发射了火星1A号探测器,它是人类探测火星的开端。
2、美国
1964年,美国成功发射水手4号火星探测器,它是历史上第一个成功到达火星的探测器。
3、欧洲
2007年2月25日,欧洲航天局的“罗塞塔”彗星探测器靠近火星飞行,顺利完成利用火星引力调整飞行速度和轨道的任务。
4、印度
2013年,印度发射了曼加里安号火星探测器,成功入轨火星并向地球传回了清晰影像。这也是亚洲第一台成功探测火星的探测器。
5、中国
2021年5月15日7时18分,中国天问一号着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。
火星是除了地球以外人类了解最多的行星,已经有超过30枚探测器到达过火星,它们对火星进行了详细的考察,并向地球发回了大量数据。
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