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[走近科學]人類探月之旅全記錄

 

CCTV.com  2007年11月26日 21:16  來源:  

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專題:飛向月球

 

 

  主持人:大家好,歡迎收看我們今天的節目。可能很多人都知道,我們總是喜歡在夜晚的時候,抬頭仰望夜空,去尋找什麼呢,閃爍的星星,明亮的月空,還是那挂在天空當中的銀河呢。有人這麼給我們解釋。為什麼從古至今總是有一股強大的推動力,去促使我們進行這方面的探索呢。無論我們採取什麼樣的手段,那恐怕就是因為,我們天生有一種孤獨感,我們總覺得自己在這個地球上也好,在宇宙當中也好,總是有一種孤零零的感覺。促使我們總是要把自己好奇的目光,伸向縹緲的太空之中。説實話,探測過遠的星球它的理論知識就夠我們普通人學一輩子了,所以可能對我們很多天文愛好者來説,限于我們手頭的技術條件所限,可能有不少朋友只是有一些相對較為科普的級的、恐怕是相對較為專業級的一些天文觀測設備,但是對於我們研究月球來説,這卻是一個非常方便的途徑。因此説,自從嫦娥一號順利地升空以來,恐怕又有不少人加入到天文愛好者的行列當中,而很多天文愛好者又多了一次大飽眼福的機會,那麼今天呢,咱們還是接著説一説,人類的探月之旅。

  自古以來,人們就對能在空中自由飛翔的鳥兒充滿著羨慕之情。除了在一些神話故事中創作出了會飛行的人物以外,風箏滿足了人們想要飛翔的一部分夢想,放風箏人的心似乎可以隨著風箏一起飛上藍天。但是,真正要親自嘗試飛行的恐怕要算是400多年前,一個勇敢的明朝人。他坐在一把椅子上,叫家裏的僕人同時點燃捆綁在椅子後邊的47枚火箭,想借火箭的推力飛向空中。可遺憾的是,他最終並沒有能夠飛起來。人們怎麼樣才能實現飛天的夢想呢?

  我們知道,當人拋出一件物體時,速度和物體被拋出的距離有很大關係。拋出物體時用的力量越大,速度越快,物體被拋出的就會越遠。

  中國運載火箭研究院 長征三號甲火箭副總設計師 李京紅:這取決於我們的初始速度,我們扔的速度越快,角度越高,那麼它最終落的距離就越遠。

  於是有人大膽地推測,如果一個人的力量大到足以把這件物體扔出地球半徑以外時,就會出現一個奇妙的現象。這件物體會環繞著地球飛行而不會掉落在地面上。這應該是一個多大的速度呢? 科學家們經過反復計算之後終於得出了這個速度。

  中國空間技術研究院 研究員朱毅麟:達到每秒7.92千米這樣大的速度,它就可以圍繞地球飛行,如果整個地球完全是平的,那麼它扔到最後,它會掉下來,即使你飛得再遠,也會掉下來。因為你地球是圓的,掉下來一點它就跑遠,最後就圍繞地球轉。

  現代火箭的發明終於達到了每秒7.92千米的飛行速度。1957年10月4日,前蘇聯向太空發射了世界上第一顆人造地球衛星,火箭強大的推力將衛星送上了環繞地球飛行的軌道。衛星以每秒8公里的速度,在距離地面最遠大約900公里的軌道上飛行。這是人類第一次利用這個飛行速度把自己製造的物體送上了太空。1970年4月24日,我國發射了第一顆人造地球衛星東方紅一號,太空中傳來了人們熟悉的東方紅樂曲。從那一刻開始到現在,我國已先後發射了通信、氣象、返回式遙感和科學實驗等15種類型的人造地球衛星,為人類社會的發展做出了貢獻。

 

  李京紅:我們發射地球的衛星,主要有這麼兩種軌道,一種呢,就是低軌道,所謂低軌道,就是在距地球表面200公里的遠軌道。這個離地球比較近,再一個地球同步軌道,地球同步軌道呢,36000公里左右這麼一個軌道,這是一個大圓軌道。

  火箭將人造衛星送入預定軌道之後,星箭分離,衛星不再需要火箭的推力,就可以在軌道上運行。此時衛星在毫無動力的情況下,就可以懸浮在空中而不會掉落下來,其原因就在於,衛星在進入軌道之前,火箭已經把衛星的速度提高到了每秒7.92千米以上。

  朱毅麟:可以這麼説,這個地球是有引力,把那個探測器或者衛星往地面拽。但是呢,探測器它圍繞地球做圓周運動的時候,它會産生一個離心力,這個離心力和地球的引力正好是平衡的,離心力是遠離地球方向,而地球引力把它拽下來。

  衛星在空中圍繞地球旋轉掉不下來,實際上就像這個旋轉的水流星一樣。離心力是物體在作圓周運動時,産生的一股沿半徑方向向外的力。由於地球本身具有很強的吸引力,人造衛星以每秒鐘7.92公里的速度圍繞地球旋轉時,所産生的離心力和地球的引力達到平衡,這樣衛星才既不會逃離地球也不會掉落下來。

  自從第一顆人造地球衛星發射成功後,人們就把探索的目光投向了月球。月球是離地球最近的一個宇宙天體,千百年來人們仰望星空,對月球一直充滿著好奇。科學家們也希望通過研究月球來獲得宇宙形成的更多信息。可是月球和地球相距大約有38萬公里,這樣遠的距離人們怎麼樣才能飛到月球上呢?

  主持人:人類航天先驅 齊奧爾科夫斯基先生曾經説過,地球雖然是我們人類最美好的家園和搖籃,但是我們不可能永遠地生活在搖籃之中,我們肯定是要向太空邁進的,而月球是我們人類邁向太空的最好的第一塊跳板。1957年的時候,前蘇聯向太空當中發射了人類歷史上的第一個人造衛星,而僅僅在兩年之後,也就是1959年的一月份的時候,蘇聯人就向月球發射了月球探測器,美國緊隨其後,接著是歐洲日本和我國,可以説,世界上但凡擁有航天技術的國家,都紛紛展開或者制定了自己探索月球的計劃。那麼大家也都知道,在早期,比如説是儒勒凡爾納時代,默片時代的時候,我們在那時的影視作品當中看到的去月球的方法是什麼呢。準備一個超口徑的大炮,把登月艙一炮就打到月球上去,直接穿越著三十八萬公里的路程。但是,熟悉天文愛好航天知識的朋友也都知道,現在,我們似乎沒有人是這麼去做。基本上都是採取繞行的方法,最終到達月球軌道,或者是在月面上實現登陸的目標。那麼,我們為什麼不直接讓火箭把我們的探測器打到近月的軌道,或者直接打到月亮上呢?為什麼一定要採取這種捨近求遠的方式呢?

  在《星球大戰》等描繪未來世界的影片中,戰爭已經不再局限在地球上,而是已經擴展到了星際之間。來自不同星球的宇宙飛船,可以在真空狀態的宇宙中隨意駕駛、任意馳騁,其靈敏機動性遠遠勝過現在地球上任何一種型號的戰機。可實際上,這只不過是藝術家們的一種想象而已。在現實世界裏,飛船在宇宙中由於受到星球間引力的作用,根本不可能像電影中所描寫的那樣飛行。

  朱毅麟:科幻電影,它把飛行器當飛機一樣的轉來轉去,實際上是不太可能的。航天器的運動,它是要受天體力學的規律,也就是説它受中心引力影響的。

  科學家們發現,在宇宙中任何物體之間都存在引力。受到銀河中心的吸引,太陽系以每秒鐘200多公里的速度圍繞銀河系中心旋轉;地球以每秒鐘29.8公里的速度環繞著太陽;月球則是以每秒鍾大約一公里的速度圍繞在地球身邊。實際上,我們生存的這個宇宙空間,時刻都在高速運動著。

  人造航天器進入太空之後,它的飛行速度非常快,可是,高速度也制約了航天器飛行的靈活機動性。

  朱毅麟:簡單來説,就飛行器的速度是非常高,都是最起碼是每秒7.9公里,每秒8公里,這每秒8公里概念是什麼?我們平時走的高速公路上,每小時200公里,飛機是每小時幾千公里,2000、3000公里,這已經是很高了,但是這個航天器的速度每小時是上萬,幾萬公里的速度。所以一般只能按照它的軌道上慢慢慢慢變化。

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