@ 2016.02.20 , 16:54
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WHAT IF: 擦肩而过,只为把木星停下

我知道新视野号探测器利用木星的引力加速飞向冥王星,照理说这回让木星的轨道速度变慢那么一丢丢,我就是想知道,需要多少次这样的借力飞行,会让木星完全停止转动?
——Dillon

反正这钱我们地球人出不起。

太空探测器经常会故意靠近较大的天体来获得加速度,这样可以节省所需携带的燃料(这听上去可能有点奇怪,但引力有点像弹弓和弹簧,如果你轨道设计的好,你就能向它们扑去,绕上几圈,然后被甩出回到原来的轨道。想象你是一只网球撞在一辆行驶的车玻璃上,这会给你的反弹再加一把力)。因为动量守恒的关系,飞行器的变轨机动也能让木星慢那么一丢丢丢,但这种小误差应该没人在乎吧?

[-]
多年来,我一直误以为表格上所列事情的重要性,是按倒序排列的。

木星也不会在意被飞行器揩油这种小事,因为两者的体量差距太大。当「新视野号」莅临木星,它能获得4000m/s的加速度,而木星慢了大概 10^-21m/s(这种计算并不简单,因为牵涉到速度和方向,想验证的同学请读这篇paper)。

10^-21 米/秒听上去好像不算很多,但这的确对木星的轨道产生了影响,让它更靠近太阳,并且公转时间变长。不过这种影响的结果就是,当太阳变成超新星的时候,木星上的日历大概慢了十几个纳秒罢了。

[-]
50亿年后,我们将遇到IPV6地址耗尽的问题。

「十几纳秒的同步误差」肯定不够玩的,所以我们得多丢几个飞行器才行,所以我们最多能丢几次呢?

「新视野」探测器整个项目,从2001年到2016年,一共花掉了美国纳税人7个亿美金。同期美国政府花在其他事情上的开支一共是47万亿美金。如果我们把这些开支都挪到超木星丢探测器这件事上(反正其它事情也不重要嘛),我们一共可以丢出68000只。

但麻烦也随之而来。首先,「新视野」带了一箱钚作为燃料。大概有10公斤的样子。这些钚是从一个铀反应堆里制得。要提供68000份燃料,需要耗尽地球上所有的铀库存。其次, NASA 丢出这样携带钚的飞行器,总会有手滑洒了核燃料,弄污了大气层的可能,概率大概是1/300。68000次任务,起码要有200次事故,这可真不是小事。

[-]

但为了摁住木星,这点代价还是值得的嘛!可惜68000次发射也无济于事。我们只损了木星一丢丢丢加速度,大概只慢了2毫秒。

当然,我们还可以尽量降低丢东西的成本,但迟早,我们会用光所有原材料和燃料。但我还可以降低发射的成本,干脆造个二踢腿,绑上块铅,这东西能飞就行,丢出去也不用管,反正它们不用承担任何科研任务嘛!

不管你信不信,很快,我们连铅都丢完了。于是我们改丢石头,垃圾——最后石头垃圾也丢完了,我们绝望地将一麻袋一麻袋的渣土打上 NASA 的 LOGO 送去发射。

[-]
尼克松总统不得不让威廉姆·萨佛尔准备一份稿子,以备装渣土的袋子一旦破了,他就得发表电视讲话。

地壳真的不够这么耗的。就算我们把10多公里厚的整个地壳撬下来丢向木星——我真不希望你们这么做——这也只能让木星减慢了1英里/小时而已。

所以你看,这就是个不靠谱的事儿。地球的质量要比木星小太多(317.83倍),所以就算把整个地球丢出去,木星最多也就慢下十几英里/小时。就和前文说的网球砸货车那个例子,如果你想要用网球砸停货车,那么你网球的动能得远大于货车,反正不是个头大,就得速度快。

好了,我要说的中心思想就是,利用引力加速,就像把网球砸到飞驶的货车上,但要把货车停下来……

[-]
费德勒发球……

……你得有颗足够大的网球。

本文译自 xkcd,由译者 Junius 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 17+1

  1. 鲁兹
    @2 years ago
    3068081

    夹带私货

    [15] XX [0] 回复 [0]
  2. 黑莓
    @2 years ago
    3068086

    煎蛋关了无聊图! 夹私货了啊~

    [68] XX [2] 回复 [0]
  3. 随便说说
    @2 years ago
    3068090

    煎蛋为了计划,连网球命名都叫铅笔15号

    [14] XX [0] 回复 [0]
  4. Macchiato
    @2 years ago
    3068092

    有不少彩蛋啊,因吹丝挺。

  5. sherlockjump
    @2 years ago
    3068095

    你这是螳臂当车

  6. 梦梦梦
    @2 years ago
    3068096

    被 叼着枪的 游泳 狗 袭击。。。这脑洞是有多大

    [13] XX [0] 回复 [0]
  7. lidamo
    @2 years ago
    3068110

    最后一个图噗嗤就笑了

  8. 很多女友的人
    @2 years ago
    3068123

    煎蛋关了无聊图大概会在愁事里排在第六吧

  9. 王二
    @2 years ago
    3068197

    太阳这质量变不成超新星~

  10. IIIIIIIIIIII
    @2 years ago
    3068203

    @随便说说: 那是个网球牌子啦。

  11. 3068211

    发射的时候也在推地球在运动吧 这样下去先被改变轨道的明明是地球啊

    [20] XX [0] 回复 [0]
  12. hugcat
    @2 years ago
    3068258

    最后一条应该排第一。。

  13. 绅士
    @2 years ago
    3068479

    感觉不过瘾啊
    应该继续分析,如果只有一个新视野号的情况下,需要多大的速度才能让木星停摆
    由于越接近光速,新视野号的视质量也会越来越大,所以在达到光速前,一定存在一个速度满足要求——大概。

    ——然后可以波澜壮阔地描述接近光速的新视野号在木星表面产生的潮汐效应有多么壮观,新视野号加速的过程有多么震撼,木星在掠过新视野号时受到的引力加速有多么猛烈等等。
    最后还能附带一些不重要的次生效应分析,例如发射这个探测器的地球在被汽化前oioi还能写多少个错别字之类的。

  14. Hyperion
    @2 years ago
    3068480

    流浪地球!揩它丫的

  15. 3068486

    @黑莓: 某种意义上可以防止其他网站不署名转载

  16. 3068487

    那么从木星获取氢并用作燃料反向推进呢?

  17. 3068774

    我觉得新时代杀人网球那个俗称网王的少年们哪一个都能做到最后那个要求

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