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  泉源:中科院地质地球所

  天问一号于7月27日发射,啪的一下,很快啊,2月10号就要进入火星轨道了。火星毕竟是四十多亿岁的老同志,没有闪,这下要被天问一号看光光了。

  作为咱们的第一枚火星探测器,第一枚外行星探测器,天问一号标志了我国航天技术的最尖端。天问一号现在可以说是万众瞩目,引起了人人的热烈讨论。小编,作为一名航天爱好者,也按捺不住自己的倾吐欲,想与人人分享一点有关于天问一号的小知识。

  天问一号是怎么进入环火轨道的?这个环火轨道有什么特征?这样的轨道能用来做什么?

  01

  若何入轨?动量的“小”魔术

  人人也许已经通过新闻知道——天问一号将会通过三次“近火点”的火箭焚烧,将自己固定在一个稳固的火星轨道上。

  为什么是近火点呢?为什么不是轨道上的随便一个点呢?这样有什么利益呢?

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  实在,这就是一个关于动能和动量的“小魔术”。

图注:牛顿摆,动量守恒的“魔术”。

  我们在高中就已经学习过“机械能守恒”的定理。对于一个物体来说,其动能和引力势能的和,被称为是机械能。机械能的详细巨细是依赖于参考系的,首先它需要一个提供壮大引力的天体,好比地球或者火星,其次其动能也是相对于这个天体而言的。

  若是我们取距离地球无限远处,一个特定物体的引力势能为“0”,那么,在距离地球随便远的地方,引力势能将是一个负值。而这个特定物体相对于地球的动能将始终是一个正值。接纳这样的方式,我们将能够很轻易地通过二者的和,即机械能,来确定这个物体能否被引力捕捉。机械能小于0,动能无法战胜引力势能,物体被捕捉,轨道形态为椭圆(固然,也有可能会撞上地面);机械能大于0,那么动能可以完全战胜引力势能,物体逃逸,轨道形态为双曲线。

图注:旅行者1号在飞掠木星的时刻,可见其双曲线逃逸轨道。

  对于火星也是一样。天问一号来自于地球,造访火星,也就是说,他本来是属于“火星之外的”。若是以火星作为参考系,根据前文所述的计算方式,显然,其机械能是大于0的,若是不能想办法“削减机械能”,那么,天问一号就只能“飞掠”火星,再次逃逸,而非进入围绕的轨道。

  怎么做呢?刹车。

  当今航天器的刹车方式主要有两种,行使行星大气层阻力和空气动力的“大气刹车”,和行使火箭发动机的反向推进刹车。

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