一艘宇宙飛船可以訪問土星所有的內(nèi)部大衛(wèi)星

2025-12-09 12:39:29 分類：百科 閱讀(71)

土星最大的衛(wèi)星。鳴謝:美國宇航局/ JPL加州理工學(xué)院/艾米麗·拉克達瓦拉剪輯/泰德·斯特萊克、宙飛戈丹·烏加爾科維奇、訪問艾米麗·拉克達瓦拉和杰森·佩里處理
（神秘的土星地球uux.cn）據(jù)《今日宇宙》（布萊恩·科柏林）：如果你玩過Kerbal太空計劃，你就會知道讓你的衛(wèi)星飛船進入你想要的軌道有多困難。現(xiàn)實生活中就更難了。艘宇這就是宙飛為什么一次研究土星所有大型內(nèi)衛(wèi)星的提議令人印象深刻。
從廣義上講，訪問軌道非常簡單。土星行星和衛(wèi)星基本上是衛(wèi)星橢圓形的。一旦開始運動，艘宇航天器通常會遵循橢圓或拋物線路徑，宙飛因此只需將您的訪問航天器軌道與您的目的地和出發(fā)點對齊即可。如果你懂數(shù)學(xué)，土星你可以手工計算。衛(wèi)星一些早期的科幻小說作家，如羅伯特·海因萊茵和哈爾·克萊門特就是這樣做的，以確保他們的太空旅行故事是準確的。
但是這些類型的簡單計算只確定了飛越路徑，它們沒有考慮到像重力彈弓這樣的節(jié)能技巧。讓宇宙飛船到達外太陽系的能量需求是如此之高，以至于即使是早期的木星及更遠的任務(wù)也依賴于重力輔助，這是很難計算的。
正如我們從朱諾和卡西尼等任務(wù)中看到的那樣，將航天器放在行星軌道上非常有用，這樣我們就有足夠的時間收集數(shù)據(jù)。理想情況下，對于像土星這樣的任務(wù)來說，你會希望在合理的時間內(nèi)到達環(huán)形行星，然后進入圍繞行星的一系列軌道，幾次飛越有趣的衛(wèi)星，但這對任務(wù)來說是一個很大的要求。
挑戰(zhàn)之一與軌道能量有關(guān)。為了快速到達土星，你需要提高速度。為了進入軌道，你必須把大部分速度帶走。如果你想讓你的宇宙飛船在地球引力井深處運行，這尤其具有挑戰(zhàn)性。對于卡西尼任務(wù)，研究小組達成了一個妥協(xié)，使用不時接近土星內(nèi)部衛(wèi)星的軌道。這很好，因為卡西尼號的主要焦點是距離土星相對較遠的土衛(wèi)六。

土星的兩個衛(wèi)星，土衛(wèi)四和土衛(wèi)五之間的軌道轉(zhuǎn)移。鳴謝:凡蒂諾等人
在返回土星的任務(wù)中，天文學(xué)家真的很想好好看看土衛(wèi)二。我們知道它有大量的液態(tài)水，是生命的絕佳候選。但它位于土星引力井的深處，軌道半徑只有土衛(wèi)六的五分之一。目前，最強的擬議任務(wù)是恩克拉多斯奧比蘭德，它將圍繞月球運行約18個月。但是這將阻止該任務(wù)深入研究土星的其他衛(wèi)星。
這就是這個新提議的由來。與其簡單地關(guān)注土衛(wèi)二，為什么不花時間在土星的所有主要衛(wèi)星上呢？為了實現(xiàn)這一目標，該團隊提出了一套依賴于電力推進引擎的復(fù)雜軌道。也被稱為離子推進器，這種發(fā)動機可以在長時間內(nèi)提供少量的推力。這個想法是逐步改變軌道，而不是一次性改變軌道。這些動態(tài)軌道確實很難計算，但它們非常節(jié)能，并且可以隨著時間的推移進行調(diào)整。
在他們的提案中，研究小組展示了電力推進如何為不僅訪問土衛(wèi)二和土衛(wèi)六，而且訪問土衛(wèi)四、土衛(wèi)五和土衛(wèi)五的任務(wù)提供動力。根據(jù)輕重緩急，這項任務(wù)可以放在這些衛(wèi)星周圍的軌道上，對每個星球進行幾次近距離接觸。根據(jù)任務(wù)的時間長短，電力推進可以是太陽能的，也可以是核能的。
這個最初的提議只是一個概念證明，但它表明下一次土星任務(wù)不必在土衛(wèi)二或另一個衛(wèi)星之間做出選擇。只要我們對自己選擇的軌道保持堅定的目光，就有可能在土星系統(tǒng)中進行一次盛大的旅行。
這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上。