什么是行星际运输网络?

什么是行星际运输网络?

它与Elon Musk宣布了Spacex的计划与行星际运输系统殖民的计划。

我真的希望他们陷入原来的名字,BFR,这是那种大的神话般的火箭。

问题是,行星际传输系统太接近了另一个真正酷的想法,行星际传输网络,这为您提供了一种跨越整个太阳系旅行的自由方式。假设你不是任何匆忙。

当你想象遥远目的地的火箭爆炸时,你可能会设想指向目的地火箭,射击推进器,直到你到达那里。也许转过身来速度再次降落到外星人世界。这就是你如何驾驶你的车,或者飞机从这里飞往到那里。

但是,如果您播放了任何Kerbal Space程序,那么您就知道这不是它在空间中的工作原理。相反,它是关于轨道和速度的。为了摆脱地球,您可以在大约8km / s或28,000 km / h侧身旅行。

艺术家'双峰核热火箭的概念在低地轨道上。信用:美国宇航局
艺术家’双峰核热火箭的概念在低地轨道上。信用:美国宇航局

所以现在,你是奥伯茨地球,这是轨道的轨道。如果你想到火星,你已经提升了你的轨道,以便与火星相匹配。使得转移所需的绝对最小能量被称为Hohmann转移轨道。要到达火星,你需要射击你的推进人,直到你走约11.3公里/秒。

然后你逃脱了地球的拉动,沿着一个漂亮的弯曲轨迹,拦截火星的轨迹。假设你定时了一切正确,这意味着你拦截火星并进入轨道或落在它的表面上,或发现一个门户网站到普博斯的研究站。

如果你想花更多的能量,请继续,你会更快地获得。

但事实证明,您可以从地球到太阳系中的行星前往太阳系中的行星,使用您将与传统的Hohmann转移一起使用的一小部分,并且使用拉格朗日点。

我们做了整篇文章 拉格朗日点 ,但这是一个快速的进修。拉格朗日点是太阳系的地方,其中两个物体之间的重力在五个地方余额。有五个拉格朗日点与地球和太阳有关,有五个与地球和月亮有关的拉格朗日点。在太阳和木星之间存在点等。

太阳地球拉格朗日点的例证。信用:美国宇航局
太阳地球拉格朗日点的例证。信用:美国宇航局

这些点中的三个是不稳定的。想象一下山顶的巨石。它不需要要保持巨大的能量,但很容易将其失去平衡,所以它会滚下来。

现在,想象一下整个太阳能系统,所有这些拉格朗日点都是重力相互交互的所有对象。当行星绕过太阳时,这些拉格朗日点彼此接近,甚至重叠。

如果你的时间正确,你可以在一个重力平衡的点中骑行,并将重力山滚到不同的星球的掌握。在那里闲逛一点,然后跳到另一个星球。

事实上,您可以使用这种技术来遍历整个太阳系,从汞到冥王星和超越,只依靠所有这些世界的互动重力,为您提供所需的速度。

欢迎来到行星际运输网络,或截止星际高速公路。

但是,与正常高速公路不同,实际的形状和方向这些途径一直采用变化,具体取决于太阳系的当前配置。

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沿ITN的许多不断变化的路线中的一个程式化示例。信用:美国宇航局

如果您认为这听起来像科幻小说,那么您很高兴听到太空机构已经使用了这个网络版本来完成一些严肃的科学。

美国宇航局大大扩大了国际太阳/地球探险家3的使命,使用这些低能量转移,它能够执行其主要任务,然后调查几个彗星。

日本的Hiten Spacecraft应该前往月球,但它的火箭未能获得足够的速度来放入右侧轨道。美国宇航局的喷气机推进实验室的研究人员计算了一种使用拉格朗日点来帮助它慢慢移动并以任何方式移动到月球的轨迹。

美国宇航局的成因任务使用该技术从太阳风中捕获粒子并将它们带回地球。

有其他特派团使用该技术,并提出了可能利用这种技术来充分探索木星或土星的所有卫星。当重力点排队时,从月球到月亮。

这一切都听起来太好了,所以这是缺点。这很慢。真的,痛苦慢。

就像世界需要数年甚至几十年来迁移到世界。

想象一下,在远期,有空间站位于太阳系的行星周围的主要拉格朗日点。也许它们是巨大的旋转空间站,就像2001年一样,或者他们可能是挖空的小行星或彗星,已经被操纵到位。

斯坦福托伦的外部视图。底部中心是非旋转主太阳镜,其将阳光反射到毂周围的次镜的角度环上。唐纳德·戴维斯绘画
斯坦福托伦的外部视图。底部中心是非旋转主太阳镜,其将阳光反射到毂周围的次镜的角度环上。唐纳德·戴维斯绘画

他们使用最小的燃料在Lagrange积分上闲逛,用于站保持。如果您想从一个星球到另一个行星出发,您将在空间站码头,加油站,然后等待这些低能量轨迹之一来开放。

然后你只是踢开拉格朗日点,落入你目的地的重力,你就在你的路上。

在远期,我们可以在所有拉格朗日点的空间站,慢速渡轮,从世界走向世界,沿着低能量轨迹,从世界带来货物到世界。或采取负担不起高速Hohmann转移技术的乘客。

您可以想象配备强大的激光器的空间站,用它需要带您到下一个目的地的光子填充船的太阳能风帆。但是,我是一个水手,所以也许我过于浪漫化它。

这是另一个,甚至更多的思想弯曲的概念。天文学家已经观察到这些网络在互动星系之间打开。想从银河系到andromeda转移吗?只要他们通过彼此,就把你的航天器带到了几十亿年内的银河拉长点。能量很少,您将能够加入安德罗姆达的酷孩子。

我喜欢这种想法,围绕太阳系殖民和旅行实际上并不需要采取巨大的能量。如果您患者,您可以乘坐从世界到世界的引力电流。这可能是太阳能系统为我们提供的最大礼品之一。