马斯克的太空车飞偏了! 太阳系从此多了一颗小行星

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车东西(公众号:chedongxi)
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马斯克送往火星的特斯拉Roadster,飞!偏!了!

2月7号(北京时间)升空进入近地轨道后,马斯克的飞天Roadster和它的宇航驾驶员在朋友圈刷屏,收割了一波情怀关注。在地球上空数百千米稍作停留,猎鹰的第三级火箭发动机点火,朝火星进发。

按照马斯克原本的说法,他的爱车将要进入环火星轨道。但是马斯克很快发推,称Roadster会跨过火星轨道,向火星与木星之间的小行星带进发。在马斯克发布的轨道示意图中,Roadster和火星一个错身,划着弧线怼向了小行星带。图片里的Ceres Orbit,是小行星带内最大的天体——谷神星的公转轨道,这颗矮行星直径950公里,有0.01个月球那么重。

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见Roadster飞偏,在场粉丝纷纷安慰,“没事儿,这下我们已经有太空飞车了”,“没事儿,已经够近了。”

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说是这么说,但是从比例尺目测来看,马斯克的爱车最近离火星也有0.2个天文单位左右的距离,换算一下,约3000万公里,地月距离的79倍。这不叫擦肩而过,这叫极目远眺啊。

也有自动驾驶业内人士,在朋友圈借此对近来状况频出的特斯拉自动驾驶功能Autopilot,进行了一番调侃:“特斯拉不可能没有LDW(车道偏离预警)和LKA(车道保持辅助)啊?——哦~太空没有车道线!”

一、马斯克的爱车为什么会跑偏?

马斯克口口声声的飞向火星怎么差了这么远,难道是报道上出现了偏差?

其实这只是马斯克的习惯性跳票而已。或者说,这是马斯克为了激起大家对探索火星的情怀、引发关注度而选择的说法。单凭一辆电动跑车(和它的假人驾驶员),是没办法准确驶上环火星轨道的。

人类发射的太空飞行器,在向远离太阳的方向前进时,都不会选择屁股朝向太阳开足马力轰油门。因为太阳的引力过于强大,这样很快就会耗尽燃料。为了让航天器能够飞出去,现代航天普遍采用的是曲线前进的方式,利用“霍曼转移轨道”进行短暂的加速变轨,逐步扩大其绕太阳公转的轨道半径。如果要进入某个天体的环绕轨道,那么则需要再次进行减速变轨。

对于马斯克的Roadster来说,想要抵达火星,则需要运用霍曼转移轨道的原理,先在地球轨道上进行一次加速,从绕地球飞行变为绕太阳公转,使公转轨道与火星得以相交。随后在飞临火星时,再行减速进入环火星轨道,成为火星的“卫星”。

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(上图为通向火星理想情况,下图为Roadster预计轨道)

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而要达成这样的目标,马斯克的爱车至少需要满足两个条件:

一、拥有姿态调整和加减速能力,使得它可以变轨。

二、等待一个时间窗口,让它沿着弧线飞过去的时候,能够恰好遇上火星。火箭发射时常有“发射窗口”这一说法,很多时候就是出于轨道安排的考虑。

而现实情况是:

一,Roadster上没有火箭发动机、没有高精度的陀螺仪,没有深空导航系统,没有任何调姿、变速、导航能力,在太空中就是个摆设,地面上百公里加速2秒也不好使。

二、今年地球-火星间飞行的最佳窗口期在5月,现在还不是时候。

猎鹰重型的三级火箭在送了Roadster一程后脱离,实现了第一次变轨。然后车进入放养状态,扎向深空中。等待它的,是火星与木星之间总数可能超过50万颗的小行星。

二、马斯克的旅行Roadster

那么,马斯克的Roadster会一直外空间飞,冲出太阳系吗?

答案当然是,肯定,不可能啦。如果有那么容易,那当年的旅行者一号也不用在木星、土星边上蹭那么一下来获得引力加速。

没有动力来源的Roadster无法达到16.7km/s的第三宇宙速度,不能逃出太阳强大的引力场。从马斯克发布的轨道图来看,Roadster将会在小行星带里逛一圈,在达到谷神星的公转轨道前折返回来。谷神星与太阳的距离为2.8个天文单位,4.2亿公里。如果Roadster顺利通过小行星带的考验,那么它将成为人类历史中跑得最远的车辆。飞跃38万公里的阿波罗月球车(也是电动车)此时应哭晕在月球表面。

好消息是,如果顺利,那么Roadster“返回”的公转轨道会与火星相交,那么总有一天,Roadster会和火星来一次真正的、近距离的擦肩而过。有媒体称科学家测算这一距离可以达到450万公里,在天文概念上算是相当近了。当然,前提是Roadster还存在。Roadster要经过的小行星带环境险恶,比Roadster还小的或跟珠穆朗玛峰一样大的小行星出没其中,Roadster有可能在旅途中就怼上一颗,轻则改变轨道,重则粉身碎骨。

在重型猎鹰发射一天过后,马斯克又在Instagram上发了一张来自Roadster和它驾驶员的自拍,这是Roadster上的摄像机传回的最后一张图。因为电力耗尽与信号衰减,Roadster上的通信设施不能再发回任何数据。

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马斯克的爱车,一辆在太空中闷声驾驶的“旅行Roadster”,没有明信片再寄回来了。

稍微能安慰一点的是,虽然火星“错失”了一颗人造卫星,但是太阳系中,此时多了一颗人造小行星。

结语:天上跑偏 地上的特斯拉何时回正轨?

虽然车是跑偏了,但从群众的反响来看,马斯克这次为SpaceX和特斯拉打的联合广告仍然比较成功,探索星辰大海的理想成功撩拨起了全世界人民的情绪。

而在Roadster升空过后,特斯拉发布了2017年的全年财报。在过去的一年中,特斯拉卖了10万台车,营收继续大涨至117.5亿美元,然而亏损却高达22亿美元,第四季度更是达成了单季亏损6.75亿美元的纪录。

将决定特斯拉历史地位的Model 3车型,去年只生产了1700多台。特斯拉的产能爬坡之路,仍然艰辛。也因为这个原因,特斯拉对18年的期待也只是希望季度性获得利润,并不敢声称将在全年业绩上取得盈利。

美国时间2月8日,特斯拉股价重挫8.78个百分点。

特斯拉的太空飞车情怀满分,但资本仍然冷静。

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