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美国国家航空航天局（NASA）是否考虑过让航天器搭乘彗星或星际物体等“顺风车”离开太阳系，然后为节省燃料消耗，再将其发射到深空以延长探测器的寿命呢? 截至目前得到的五个答案均指出该问题不合理性，其主要原因为若想以一颗彗星或其他星际物体为顺风车，则必须将所有的燃料全部消耗在追上“顺风车”的速度上才能有所效果，因此研究此问题是在浪费时间。  哈雷彗星 图源：sohu 但由于这些理论没有任何论据支撑，因此以上断论的正确性有待考证。 关键在于以上断论仅研究航天器与彗星之间的接触作用力而没有考虑到重力作用。因为当二者足够接近的时候，航天器可以“抓住”彗星。也许我们在高速公路上谈论搭便车问题时会更加关注接触作用力，即汽车座椅对我们的推动力。 但现在讨论的是轨道力学。 当研究轨道力学的时候，重力是一个重要因素。 引力弹弓效应使航天器可以利用经过的天体。实际上是由于航天器在合适的轨道上可以有效利用其与天体的相互作用而获得一定动量，并将这部分动量转化后为自身所利用。在这个过程中不需要进行接触或保持速度一直，甚至可以说是几乎是无额外消耗，但仍会有一部分由于航天器接近天体后会有轻微的减速导致的能耗（假设天体质量非常大），而在一般情况下这种减速几乎可以忽略。  图源: rrfanyong 然而又有人对此提出质疑，并认为相比于航天器的初始速度只能达到小幅度的提高。 但事实并非如此——速度可能会大幅度提升。  举个实际的例子：旅行者2号以大约每秒10公里相对于太阳的速度接近木星，并通过引力弹弓效应成功利用木星将速度提高至每秒25公里（相对于太阳）。这不是小幅度的速度提升，因为前后两个速度决定了旅行者2号是否可以逃离太阳系（在太阳系中，木星轨道附近的逃逸速度约为17公里/秒）。  图源:dy 这是一个简单的装置，它演示了引力弹弓的原理。将探测器以较低速度发射至迎面飞来的彗星上。选择一个紧贴某致密天体（如彗星）表面的轨迹，在重力作用下的轨迹可以使它的输出矢量精确地回到自身，如图： 请注意，航天器的速度v可能比U要小很多(实际上于小彗星而言，需要足够小才能形成如此极端的偏心双曲线轨道)。但看加速效果！相比于初始速度增加到了2U，也就是说，我们可以增加到彗星速度的两倍！(这是根据一个物体远大于另一个物体的情况下，由动量守恒和动能计算得到的)。  更重要的是，由于彗星质量远大于航天器，因此彗星的速度降低可以忽略不计。航天器也不需要提速至与彗星相同的速度，甚至不需要靠近彗星。即使你只是让你的航天器以一个可以忽略不计的低速接近彗星，若其可以足够接近彗星，则航天器就可以从接近静止的地方出发，以两倍于彗星接近它的速度前行。 因此在这种理想情况下，我们不仅搭上了“顺风车”，且效率还是普通搭车者的两倍。可以想象一下你搭乘了一辆车，却能够以该车两倍的车速前进。  回到最初的问题:为什么NASA不采取这种搭“顺风车”的策略来节省燃料，让他们的飞船离开太阳系呢? 显而易见——上文已经提到了一些相关的例子，旅行者1号和旅行者2号就是利用木星、土星、天王星和海王星来脱离太阳系，新视野号也通过利用木星从而比预计时间提早到达冥王星。  旅行者2号 图源: new 那么NASA为什么不利用彗星或其他星际物体做同样的事情呢？其实理论上是可以的，但宇宙空间不是为了我们的便利而设置的。 为了加速从地球来的航天器，你首先需要一个质量非常大且速度非常快的理想物体，其次需要确切的知道它将会出现的时间地点，并且能够在正确的时间按照正确的轨道上到达这个地方。事实上有很多的行星符合这种描述，但彗星或其他星际物体并不多，主要原因是没有足够大的星际物体在其周围快速移动。 如果目前有已知的大型星际物体具有合适的轨迹，并且我们有足够的时间来准备，那么将他们作为“顺风车”则十分有意义。但在此之前，NASA将会搭乘已知轨道的行星或卫星去探索其他地方。 参考资料 1.维基百科全书 2.天文学名词 3. quora-没痕迹 如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 翻译：天文志愿文章组-没痕迹 审核：天文志愿文章组- 终审：天文志愿文章组- 排版：天文志愿文章组-零度星系 美观：天文志愿文章组- 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www./Has-NASA-ever-considered-hitch-hiking-a-spacecraft-on-a-comet-or-Interstellar-object-to-get-a-free-ride-out-of-the-solar-system-then-to-economize-on-fuel-launch-it-in-deep-space-to-prolong-the-life-of-the-probe 本文由天文志愿文章组-没痕迹翻译自quora的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。 注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。 结束，感谢您的阅读与关注全文排版：天文在线（零度星系） 转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底 |
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