飛往火星的最佳時(shí)機(jī)

鐘建業(yè)

1969年，美國成功地實(shí)施了阿波羅計(jì)劃，人類第一次登上了月球，為遠(yuǎn)征其他星球奠定了基礎(chǔ)。火星是可能存在生命的星球，也是多年來人們一直密切關(guān)注的星球，人類下一涉足的目標(biāo)必然是火星。盡管以往幾十年間，世界上主要航天大國向火星發(fā)射了許多探測器，但由于科學(xué)技術(shù)水平所限，難以完成載人登陸火星的使命。只有在30多年后的今天，才有可以制定宇航員登陸火星的計(jì)劃。由于飛往火星的路途十分遙遠(yuǎn)，宇宙中的飛行環(huán)境千變?nèi)f化，必須選擇一個(gè)最佳時(shí)機(jī)起飛，以確保飛行任務(wù)的順利完成和宇航員安全返回。最近科學(xué)家測定，飛往火星的最佳時(shí)機(jī)，就在不遠(yuǎn)的2014年。

眾所周知，在太陽系中，共有9大行星圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，它們分別是金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星、冥王星和地球。由于這些行星的運(yùn)行軌道不同，與太陽系的距離也相差很大，它們之間的相對(duì)位置又處于不斷變化之中。它們對(duì)飛行器的引力也隨時(shí)間及飛行器所在位置的變化而變化，如能選擇火星與地球相距較近、又能借助其他星球引力的飛行時(shí)機(jī)，顯然是最理想的時(shí)機(jī)。

在2014年，由于地球、火星及金星所處軌道位置的適時(shí)排列，為飛往火星的太空船安全返回，提供了絕好的機(jī)會(huì)。也就是說，飛行器一旦發(fā)生意外，被迫放棄登陸時(shí)，三星的位置也為太空船快速、安全返回提供了天然的保障。火星的引力將使得太空船飛行軌道彎曲而向金星飛去，繼而在金星的引力引導(dǎo)下飛向地球。即使飛船的主發(fā)動(dòng)器失靈，由于飛行軌道獲得金星引力的幫助，太空船的推進(jìn)系統(tǒng)只要稍加調(diào)速，就會(huì)使飛船安全返回地球成為可能。也只有當(dāng)飛船在2014年1月14后的幾天內(nèi)發(fā)射，這種最佳飛行路線，才可能存在。如果錯(cuò)過這個(gè)時(shí)間段，那么以后至少10年內(nèi)，將不會(huì)有類似的時(shí)機(jī)。也就是說，即使飛船在飛往火星的途中受損，宇航員也得在這顆紅色的星球上著陸。所以，2014年飛行機(jī)遇格外難得。在1970年，為了完成第三次登月，阿波羅13號(hào)升空，在飛行途中，由于其中一個(gè)氧氣箱爆炸，不但使得登月計(jì)劃告吹，而且宇航員的生命也受到了威脅。最終的安全返航，在一定程序上要?dú)w功于月球的引力。

既然太空飛行需要一系列行星引力的幫助，自然就離不開快速的軌道繪制技術(shù)。只有將各種引力的影響，精確地運(yùn)用到正確的飛行方向上，太空船才能準(zhǔn)確地達(dá)到目的地并安全返回。以前，高水平的天體力學(xué)工程師們，為完成這項(xiàng)復(fù)雜的“旅行”計(jì)劃，要花費(fèi)數(shù)月或數(shù)年的心血，卻往往因?yàn)榘l(fā)射日期的推遲，而眼看著他們的勞動(dòng)付之一炬，而推遲發(fā)射，又需要工程師們在很短的時(shí)間內(nèi)重新計(jì)算。美國航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)了STOUR軟件，它能自動(dòng)識(shí)別太空船可能經(jīng)過的各種飛行路線，綜合參考發(fā)射時(shí)間、火箭動(dòng)力以及目的地等都能顯示在圖表上，以便確定最佳飛行軌道。它使得工程師們能在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)，完成復(fù)雜的太空船飛行軌道的計(jì)算。如果沒有這一軟件的幫助，2014年飛往火星的最佳時(shí)機(jī)和最佳飛行路線的計(jì)算，是難以想象的。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為人類探索宇宙開辟了廣闊的前景。據(jù)悉，2014年載人登陸火星的計(jì)劃已經(jīng)制定，讓我們滿懷信心地預(yù)祝登陸成功。