卡西尼号土星探测器-世界未解之谜官方网站-中国科普知识

　　巨大的飞船加上漫长的旅程，使“卡西尼”号这7年的行程显得极为不平凡，它耗尽了科学家的智慧和心血：发射时间需要精心挑选、飞行路线需要认真计算、每一次轨道变化都要分毫不差、进入土星轨道的时间要恰到好处……这么复杂的加速、飞行路线，就决定在发射的一瞬间，发射的方向和力量都要计算得准确无误。这真是科学的成功。因为，太空旅行并没有我们想象的那么简单，从一颗行星到另一颗行星需要考虑太阳和各行星的引力场、以及各行星运动状态等诸多因素。

　　从地球到其他行星
　　从地球到其他行星，我们首先就要计算这之间的距离。然而由于运行步伐不一致，地球与其它行星星的距离总处于变化之中，我们怎么计算它们的平均距离呢？我们知道，太阳系中的九大行星都位于差不多同一平面的近圆轨道上运行，朝同一方向绕太阳公转。这样，计算每颗行星轨道距离的平均值，就是行星之间的平均距离了，按此计算，地球与土星之间的平均距离为12.5亿千米，地球与金星之间的平均距离为4150万千米。地球与火星之间的平均距离为7860万千米。

　　天文学家们把太阳系内的九大行星分为两大类：以地球为基点，一类为地内行星，一类为地外行星。顾名思义，地内行星就是运行轨道在地球以内的行星，包括水星和金星；地外行星是轨道在地球以外的行星，包括火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。虽然太阳系内所有行星都按相同方向绕太阳公转，但周期却不相同。在行星轨道上，地内行星比地球速度快、而且轨道短，所以它们是在持续地追赶并超过地球；相反，地外行星比地球速度慢、而且轨道长，所以它们总是被地球赶超过去。例如绕太阳公转一周，水星只要88天，金星要225天，地球要花费1年的时间，而土星却要花费29.5年，每隔378天，地球就能赶上土星一次。

　　掌握了行星的运行规律，我们就能利用这个规律前往各大行星旅行了。但是别急，还有一些问题需要认真考虑，例如太阳有强大的引力场，各大行星也有自己的引力场，这些引力场对探测器的飞行都有极大的影响，是我们发射探测器时都要认真考虑的因素。

　　首先，探测器从地球发射后，必须达到11.2公里/秒的第二宇宙速度以上，才能冲破地球引力的束缚，进入太阳系的行星际空间，而在这里它又受到强大的太阳引力场的影响。
　　毫无疑问，在我们的太阳系中，太阳的引力场是最为巨大的，太阳系所有的行星都被太阳吸引着在远近不同的轨道上运转。按照爱因斯坦的时空弯曲理论，我们可以把太阳的引力场比作一个圆形大盆地，太阳位于盆地的底部，地球位于中间，下头有水星、金星，上面有火星、木星和土星等。从到水星、金星，走的是下坡路，比较省劲；从地球到火星、木星和土星、要爬坡，比较费力。这样，从地球出发的探测器向火星等外行星进发是爬坡，需要一定的加速，发射火星探测器就要顺着地球公转的方向；反之，探测器向水星、金星等内行星进发是下坡，需要一定的减速，无法进入相应发射水星、金星探测器就要逆着地球公转的方向，否则速度太快，不是就跑过头了，就是一头扎进行星怀抱，坠落焚毁。

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