您当前的位置: 首页 >  博客资讯

人类去月球要走多久,为啥一定要很快速度,可以慢慢飞过去吗?

本文基于回答网友问题:一个成人从地球走到月球需要多久

这是一个瞎扯淡的问题,一个成年人光凭两条腿,永远也走不出地球,怎么可能走到月球呢?但如果理解为地月距离,凭人类的行走速度,需要多久能走这么长的距离,这就是个简单小学数学题了。

地月距离平均为38.4万千米,1个成年人按照不快不慢的速度每小时可走约4千米,每天按照上班时间来计算,走八小时,就是32千米。这样就要走12110天,每年约365.25天,就要走约33.16年。根据不同人走得快慢,每天走的时间多少,要走多久就可以根据实际情况调整。

但做这样一道小学数学题有什么意义呢?

人类如果要离开地球,首先就得克服地球引力,克服的方法就是速度,采用的设备目前主要是火箭,飞天的火箭根据前往目的地不同,一般要求达到三个宇宙速度其中的一个。何谓三个宇宙速度?这是科学家们根据地球引力,计算出来与引力抗衡的速度。

第一宇宙速度为每秒7.9千米,达到了这个速度就能够与地球引力抗衡,在一定高度围绕着地球旋转,既不被地球引力拉扯下来,也不会脱离地球引力飞走,因此又叫环绕速度;第二宇宙速度为每秒11.2千米,达到这个速度,就可以脱离地球引力,飞向其他的行星,因此又叫脱离速度;第三宇宙速度为每秒16.7千米,达到这个速度,就可以在地球这个位置脱离太阳引力,飞往太阳系以外,因此又叫逃逸速度。

还有第四宇宙速度,就是脱离银河系的速度,这里就不扯远了。

实际上,第二宇宙速度就是地球的逃逸速度,也就是可以逃逸地球引力的速度。根据地球在太阳系的位置以及与太阳和太阳系其他星球的关系,我们可以计算出地球的引力影响范围(希尔球半径)约为150万千米,也就是说,在这个范围内,你没有达到第二宇宙速度,最终都要被地球拉拽回来。

月球距离地球38.4万千米,因此依然在地球的引力圈内,所以月球才会被地球引力拉扯着围绕自己公转。因此人类要前往月球,速度就需要达到第一宇宙速度和第二宇宙速度之间,一般要达到每秒10~11千米左右。

而到达月球并非是一条直线就到达了,因为地球在自转和公转,月球也在公转,而且为了达到更高速度,航天器要围绕地球做几圈环绕动作,以提升到预定速度,因此发射航天器到月球,实际行驶的距离远远不止38.4万千米。

如果按照每秒11.2千米的速度,走完38.4万千米,只需要不到10个小时。但事实上,所有航天器前往月球都要飞几天。

如上世纪阿波罗11号载人登月飞船,于1969年7月16日9时32分发射,到7月19日才到达月球附近,7月20日20点17分43秒实施了在月表登陆;我国2020年11月24日发射的嫦娥五号,也是用了4天,于11月28日才到达月球轨道。

发射到月球的航天器,速度当然还可以更快,甚至超过第三宇宙速度,但这样到达月球后刹车的难度就更大,刹车距离就更远,消耗的刹车燃料就更多,就会得不偿失,因此一个合适的速度才是最经济效率最高的。

引力公式为:F=GMm/r^2,这里的F表示引力大小值,G代表引力常数,M和m表示引力作用双方质量,r为引力作用双方质心距离。从引力公式,我们可以看出,引力大小与质量成正比,与距离平方成反比。这就说明距离越远引力衰减得就越快。

因此,所谓三个宇宙速度都是地球表面离开地球需要达到的速度。到了月球这个位置,脱离地球引力所需速度就小多了,根据第二宇宙速度公式v=√(2GM/R)计算,在月球这么远的地方脱离地球引力速度“v”,只需要每秒1.44多点千米就行了。

但如果你靠近了月球,又会被月球引力拉扯,这时月球对你的引力就大于地球了。月球表面逃逸速度为每秒2.37千米,环绕速度要达到每秒约1.7千米。因此到了月球附近,需要有每秒约1.7千米以上的速度才能够不被月球拉扯下去,每秒2.3千米以上速度才能逃出月球引力。

三个宇宙速度,只是指在地球地表能抗衡地球引力的初始速度。有许多朋友老弄不清这个问题,常问如果一直有燃料保持速度,可以不需要达到三个宇宙速度,就能慢慢脱离地球引力吗?我的回答是:当然可以。

但问题是,这需要极大的燃料消耗,火箭或飞船就需要带足够巨量的燃料;而巨量燃料又会大大加大了火箭起飞重量,这样又要增加更多的燃料用于起飞这些增加的燃料和设备重量,这样就会形成一个恶性循环,根本无法起飞。

因此科学家们发现计算出来的环绕速度、脱离速度、逃逸速度,是迄今为止航天发射需要达到的初始速度,是抗衡地球引力最科学最节省燃料的发射方式。火箭发射达到了初始速度后,已经飞出大气层,已经没有了空气阻力,就只需要极少的燃料进行加速、减速和变轨了,主要依靠惯性或者天体引力弹弓效应提升速度,飞往遥远的目标。

人类认识了引力的奇妙作用后,利用这个已经认识的自然规律,才能够走出地球,飞向深空。人如果不借助飞行器,再怎么蹦Q,也蹦不了几米高,如何走到月球?因此本文只是利用这个无厘头的问题,简单普及一下引力与速度之间科学常识,供各位参考。

不知是否说清楚了?谢谢阅读,欢迎讨论。

时空通讯原创版权,侵权抄袭是不道德的行为,敬请理解合作。