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大多数人都对2016年8月27日朱诺号宇宙飞船在木星周围机动时的加速速度不超过265,540公里/小时表示由衷的困惑!这是光速的 0.02%!NASA后来甚至表示,这是人类工程产品有史以来达到的最高速度!那么,这是真的吗?
事实上,这个问题比看起来更复杂。今天我们来谈谈这个对于中部地区居民和其他人类来说非常敏感的事件。
了解航天器 的速度并不是一件容易的事。它常常成为公众误解的根源,主要原因有两个:有些人根本不知道存在不同的参考系和不同类型的轨道。
著名的伽利略·伽利雷是地球上第一个认识到速度取决于所选参考系的人。就航天器而言,通常使用三个这样的系统。
第一个是日心说。使用它时,测量相对于太阳的速度矢量。第二个是以行星为中心的。在这种情况下,测量相对于目的地行星的速度。就朱诺号而言,这是木星。最后是地心系统。也就是说,这种情况下的速度是相对于地球测量的。显然,对于行星际航天器来说,这个参考系统是这三个参考系统中最无用的,但它是最容易计算的,这对于组织从航天器接收遥测数据以及一般情况下与其进行通信非常方便。
那么朱诺号在其他参考系中的速度是多少?演习期间,最大速度在木星赤道上空4400公里的高度达到,相对于地球的速度略低于公布的222,120公里/小时。那是 61.7 公里/秒,仍然是光速的 0.02% 左右。但相对于地球中心的速度为 208,620 公里/小时(57.95 公里/秒)。相对于太阳 - 213,480 公里/小时(59.3 公里/秒)。
下次它经过最接近木星的轨道点时,称为近星点、近点或近周点,朱诺号的行星中心速度几乎相同 - 59 公里/秒。而地心速度达到了265,320公里/小时(73.7公里/秒)。
但这是AMC有史以来达到的最高速度吗?
进行这样的计算并不容易。然而,几年前,天文学家尝试过这一点,并得出结论:事实上,在 2016 年 7 月 5 日进入轨道时,朱诺号是有记录以来以行星为中心速度最高的探测器(近 59 公里) /秒)。
也就是说,没有任何其他人造物体在太阳系中的任何行星上移动得如此之快。
然而,地心速度和日心速度的情况有所不同。朱诺号进入轨道时达到的 61.7 公里/秒的速度以及 2016 年 8 月 27 日相对地球达到的 73.7 公里/秒的速度与 98.9 公里/秒(356,040 公里/小时)的地心速度相比显得苍白无力。 1989 年,德国 Helios-2 航天器在绕太阳飞行时到达了这里。
如果我们谈论日心速度,那么直到最近为止的记录保持者是 Helios-2。1976年4月6日,它相对太阳的速度达到68.6公里/秒。
当朱诺号飞越太阳系非行星天体时,其速度也被其他航天器超越。
1986年,苏联航天器Vega-1以相对于哈雷彗星本身285,120公里/小时(79.2公里/秒)的速度经过距离哈雷彗星核8890公里的地方。这是航天器飞越太阳系空间物体的最高速度。她的姐妹 Vega-2 航天器也不甘落后。很快它也以76.8公里/秒的速度飞到距离8030公里的彗星旁边。
关于航天器曾经达到的速度,还有一些更有趣的事实。例如,航天器与大气层接触的最高速度是由伽利略任务的大气探测器于1995年12月7日实现的。它以172,800公里/小时(48公里/秒)的速度进入木星大气层!这位太空英雄的日子很艰难。他承受了228克的超载,隔热罩的温度达到了16000摄氏度!
伽利略大气探测器进入木星大气层
进入地球大气层的速度记录属于星尘号任务舱,它带着81P/Wild彗星的样本以46,400公里/小时的速度返回地球。
最快的载人航天器是阿波罗10号,它于1969年以39,900公里/小时的速度进入地球大气层。
发射到太阳系之外最快的航天器是新视野号探测器。
2006 年,Atlas-V 火箭成功地将这个装置发射到离开轨道,相对地球的速度为 58,536 公里/小时(16.26 公里/秒),相对太阳的速度为 162,000 公里/小时(45 公里/秒) 。
一年后,45 公里/秒已降至 19 公里/秒,因为双曲线逃逸轨道的速度随着远离太阳而降低。因此,在这种类型的轨迹中,重要的不是初始速度或由于重力操纵而实现的速度,而是航天器在距太阳很远的距离处产生的双曲线超速。当新视野号经过冥王星时,它的速度为 14 公里/秒,这个值非常接近它最终的双曲线超速度。
然而,尽管如此,新视野号并不是离开太阳系最快的航天器。旅行者一号目前速度最高,以 17 公里/秒的速度远离太阳。尽管他离开地球的速度较慢。
航海家一号是一艘以最高日心速度远离太阳的航天器
这是航海者一号在木星和土星附近进行重力机动的事实所解释的。它的“兄弟”航行者2号飞越了更多的行星,但由于其轨道的“几何形状”,它的逃逸速度“只有”15.4公里/秒。这比航海者一号要少,但比新视野号宇宙飞船要多。
航行者一号注定会长期保持这一记录。原因很简单,因为目前还没有计划在未来几十年内离开太阳系。
朱诺号和赫利俄斯号的地心和日心速度记录最近被美国宇航局帕克探测器打破,该探测器目前正在绕太阳运行。它加速到近 720,000 公里/小时(200 公里/秒)!
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