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福勒说。
他一只手拿着纸,另一只手以特定角度在纸张平面上下环绕。
“可以把太空想象成一块布,床单——或者一张纸——所有的大小行星、卫星和彗星都在上面。
一个物体质量越大,在太空这块布上就陷得越深。”
他伸出手指压在纸上,“质量大的物体压在布上,会让周围的其他物体向其靠近。
我们称之为有效引力。”
房间里传来几阵轻笑声。
“拿月球举例,我们认为太阳系的形成时间大约是在5000万年前,当时有一颗火星大小的行星撞击了地球,撞击后遗留的部分就成了如今的月亮。
地球的质量相比月球更大,并且直径约是月球的4倍,密度约是月球的2倍,所以地球质量比月球大81倍。
此外,月球还由于质量相对较小,表面引力较低,因此对其他物体的吸引力也更小。”
福勒示意一名助手给他一张纸。
“所以行星都绕着太阳运动——因为它是太阳系里最大的天体。
实际上,整个太阳系99%的质量都源自太阳,它的直径高达139万千米,是地球的109倍,质量大到让所有行星都排列在同一平面绕着它公转。”
他再次把手指压在纸上,“这就是地球,它没办法逃脱太阳的引力,因为太阳的重量是地球的33万倍,虽然地球哪儿也去不了,但是它的质量足以吸引住月球。”
他又伸出一根手指压在纸上,继续讲解道:“所以月球也在地球的引力范围内哪儿也去不了。
能理解这一点很重要,因为你得把行星的重力井想象成小山坡,一个物体要爬上去才能逃脱它的引力范围。”
福勒看向格里戈里和赵民还有其他航空工程师和领航员,说:“当我在和你讨论距离或者阿尔法相对于行星轨道的位置时,格里戈里和赵民早就在想着我们刚才讨论的东西,因为这对飞船需要的能量和速度有至关重要的影响。
简单来说,就是我们需要多大的引擎推力和燃料。”
他将手指更用力地压在纸上,解释道:“因为地球的质量更大,引力更强,所以在地球上达到逃逸速度要比在月球上所需要的能量更多。
我们有几种办法可以降低需要的能量:例如,先升至近地轨道,然后借助轨道速度让物体像引力弹弓一样弹射出重力井。”
福勒深吸一口气,继续解释下去:“再举个例子吧,我们接下来将以这种方式去到火星:通过定时发射让我们的飞船分批逃离地球重力井。
再说一遍,你就把这一过程看作爬上一座小山,我们先飞离地球大气层,然后利用地球公转的轨道速度将飞船像引力弹弓一样甩向火星。
一般情况下,这时飞船还无法逃脱地球引力,引力会阻碍飞船的前进,这时我们就需要消耗能量来摆脱地球引力,当我们离地球越远,需要的能量就越低,地球重力井的作用也就越小。
当达至某点后,我们就爬到了山坡的顶端——此时地球的引力和火星的引力会达到平衡。
这时就像我们后方是去往地球的山坡,前方是去往火星的山坡。
再越过这个平衡点,火星对飞船的引力就会超过地球,我们顺着山坡向我们的目的地飞去,所以我们才要考虑携带的燃料和引擎加速度两个因素。”
福勒抬起头望向我们,格里戈里和赵民一脸无趣,只有莉娜不停点着头。
“这些东西是重中之重,领航员和工程师需要考虑轨道速度以及万有引力对飞船的影响,可以说,这对我们飞船需要的能量有至关重要的影响。”
这番话引起了福勒等一些员工的笑声。
“所以最后又得说回引擎——具体需要多少能量和燃料。
不过说实话,我们也不清楚。”
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