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利用行星引力将探测器甩出去?“引力弹弓”的神奇之处

admin8个月前 (08-08)社会74

探秘《流浪地球》:引力弹弓如何助力地球飞向比邻星?

利用行星引力将探测器甩出去?“引力弹弓”的神奇之处

近日,《流浪地球》的设定引发了科学界的热议。影片中,人类为了移动地球,在地面上安装了万台超级核聚变发动机,每座高1.1万米,总共能产生150万亿吨的推力。经过计算,这些发动机推动地球的加速度仅为地球表面重力加速度的0.000000025倍,想要达到逃逸太阳的速度需要极长的时间。

然而,剧中地球飞往木星的场景引起了广泛关注。利用木星的引力弹弓效应,地球得以加速飞向比邻星。引力弹弓,或称引力助推,是一种利用大天体引力改变探测器速度的方法,既能增加速度,也能减小速度,并能改变速度方向。

尽管木星的引力是保守力,探测器在靠近和远离木星的过程中速度变化会相互抵消,但通过巧妙利用相对速度的概念,探测器仍能从木星的引力场中获得速度增量。例如,当一个质量较小的物体以速度V2撞击一个以速度V1运动的大型物体时,最终物体相对于地面的速度为2V1+V2,从而实现了速度的增加。

这种现象为我们揭示了引力弹弓效应的奥秘,也为《流浪地球》中地球飞向比邻星提供了科学依据。科学家们将继续研究这一现象,为未来的太空探索提供更多可能性。

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