人类航天器借木星旋转的力量加速飞行,会使木星减速吗?
2006年1月,NASA的新视野号探测器在佛罗里达州发射升空。一年后,新视野号来到木星。
经过两个月的探测,新视野号离开木星,将目标对准了土星。
在飞离木星的时候,新视野号抱了一下木星的“大腿”——借由木星公转的力量,给自己加了个速。据测量,在借了木星的力之后,新视野号探测器的速度每秒提升了4公里。
我们知道,动量是守恒的,新视野号借走了木星的角动量,自然会影响木星的公转。
那么,木星会受到多大的影响呢?
这属于大学物理的入门级计算题,相信很多人还是记得的。不过我们也没时间做这种计算,毕竟数据太大了。科学家帮我们计算出了结果:木星的公转速度会因此每秒降低10^-21秒。
这个数字是非常“巨大”的,速度的降低将意味着木星轨道的缩小,会相对靠近太阳一点点。因为新视野号的影响,等到太阳发生超新星爆发(大约50亿年)后,木星将会提前几纳秒(十亿分之一秒)被波及……
这太扯了,约等于对木星没有影响。
那么,人类究竟要发射多少个新视野号这样的探测器,才会对木星轨道产生实质性的影响呢?
据NASA的估算,新视野号探测器在整个职业生涯中,将要“烧掉”大约7亿美元的经费。
2018年,美国的财政支出大约是7万亿美元。假设美国一年什么都不做,只是建造航天器,那么大概可以制造出10000个新视野号探测器,然后把它们送到木星去。
这就了不得了,因为这是一项极其巨大的工程。
要知道,新视野号探测器的电池是核动力电池,里面装载的是燃料钚,大约是10公斤。而这些钚,是核反应堆中的铀制成。
为了建造10000个探测器,人类需要消耗非常多的铀。这个消耗量,超过了地球铀储量的10%。
问题在于,核燃料电池是有风险的,因为那毕竟是一个小型的核反应堆。
据NASA的估算,航天器发生故障的概率大约是1/300。如果发射10000次新视野号探测器,其中大约有300次要出幺蛾子。这也就意味着,我们的头顶上将会有大约300次小型核燃料电池的爆炸,这绝对不是闹着玩的。
同时,我们还要耗费其他各种资源。基本上来说,地球就要完蛋了。
付出了如此惨痛的代价,我们能对木星做些什么呢?
计算后发现,当这10000个新视野号探测器雄赳赳、气昂昂地来到木星,一个个前赴后继借木星的能量给自己加速,然后拍拍屁股走人后,木星也会累得气喘吁吁。在它们的摧残下,木星的寿命被大大缩短。原本太阳爆发时木星会提现几纳秒被摧毁。在10000个新视野号探测器的共同努力下,木星又被提前了零点几微秒的时间被摧毁……
为了让木星真正受到明显的影响,看起来,我们至少要把整个地球送过去才行。不过,我也很怀疑,质量只有木星3/1000的地球,能对木星造成多大影响呢?
反正,对这个问题好奇并且真正去试验的人,恐怕也不在乎地球是否会被毁灭了。
毕竟,好奇这个问题的人唯一的特点,就是闲的蛋疼吧……