特斯拉上火星,原来是马斯克在吹牛皮

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  整个2月,科技界的“头条王”非马斯克莫属:2月7日,他的美国太空探索技术公司(SpaceX)成功发射了重型猎鹰运载火箭;2月22日, SpaceX又发射了另一型号的猎鹰9号火箭。这节奏,简直是把发射火箭当成放烟花了。
  
  作为土星5号火箭后,人类设计出的威力最大的火箭,猎鹰重型高70米,由3枚猎鹰9号捆绑而成。每台猎鹰9号都配有9个SpaceX的梅林發动机。这是一款小型火箭发动机,具有优秀的推重比——单台大概一人高,却有80多吨推力。
  所以,一台猎鹰重型有27台梅林发动机,起飞时将产生2260吨的推力,这是美国航天飞机时代结束以来最大的火箭推力。如此大的推力,能让猎鹰重型将63.8吨的载荷送往近地轨道,相当于将一架波音737客机送入太空,不仅装满燃料,还能坐满乘客,装满行李。
  不过,马斯克在火箭上装的可不是客机,而是他心爱的红色特斯拉跑车,车上还坐着个人体模型。更疯狂的是,马斯克说:“这辆车将进入一条椭圆轨道,轨道一端在地球轨道,另外一端在火星轨道。本质上说,它将往返于地球和火星,估计会在轨道上运行数亿年。”
  特斯拉能到达火星吗?很多新闻说马斯克成功把汽车送入火星轨道,这是真的吗?
  答案是不可能。先让我们看看以往航天器是怎样到达火星的。地球是太阳系里距太阳第三近的行星,火星排名第四。两颗行星以不同的速度绕太阳公转,距离最近时大约5500万千米,最远时超过4亿千米。但从地球前往火星,并不是趁着距离最近时直接飞过去的。
  如果把地球和火星环绕太阳公转的轨道,简化成一大一小两条圆形轨道,那么航天器从地球前往火星,相当于从地球这条较低轨道,转移到火星那条较高轨道上去,最省力也最省时的办法就是在低轨道上瞬时加速,让航天器沿着一条椭圆轨道逐渐升高,直到绕过半圈之后抵达较高轨道,再次瞬时加速进入较高轨道。说简单点就是三步走:第一步,加速飞出地球;第二步,沿着新轨道遇上火星;第三步,加速进入火星轨道。这两次加速之间形成的新轨道被称为霍曼转移轨道,是半条椭圆线路。
  采用霍曼转移轨道从地球飞往火星,耗时大约259天,但有个条件:当航天器从地球出发,绕过半圈飞抵火星轨道之时,火星必须恰好运行到那里。这就要求火星探测器从地球发射时,火星—太阳—地球的夹角恰好是44°左右。而这样的机会,每隔780天才出现一回。上次是2016年3月,下次则是今年5月。
  所以,特斯拉虽然被发射出去,却根本没有变轨、调姿、加速能力,就无法实现霍曼转移轨道;虽然离开了地球,却没法赶上准确时机,也就只能和火星擦肩而过了。况且,真正的轨道规划要比霍曼转移轨道复杂得多,因为地球和火星绕太阳公转的轨道都不是绝对圆形,其他行星的引力也会对特斯拉施加影响,它要想到达火星,是没啥戏的。
  车虽然没法上火星,但马斯克这1.5亿美元(约合人民币9.5亿元)没白花,毕竟同时给自家电动车、发动机、火箭打了全球可见的广告。这性价比,已经是物超所值了。
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