天 文 新 知|
為 了 脫 離 地 球 重 力 的 綑 綁 ， 火 箭 成 為 了 解 開 重 力 枷 鎖 的 鎖 匙 。 但 一 般 現 在 所 使 用 的 化 學 火 箭 效 率 並 不 高 ， 以 為 人 熟 悉 的 阿 波 羅 11 號 登 月 任 務 所 使 用 的 土 星 5 型 火 箭 為 例 ， 火 箭 重 量 的 90 % 為 燃 料 ， 真 正 登 月 艙 的 重 量 只 有 10 % ; 而 登 月 艙 本 身 的 61% 也 是 燃 料 ， 這 樣 才 可 以 讓 太 空 人 登 陸 月 球 ， 和 讓 他 們 離 開 月 面 返 回 地 球 。 然 而 ， 隨 著 太 空 探 測 船 重 量 和 目 的 地 距 離 的 增 加 ， 所 需 的 燃 料 卻 以 指 數 方 式 地 上 升 ， 如 前 往 土 星 的 卡 西 尼 探 測 船 ， 發 射 的 泰 坦 4B 型 火 箭 ， 當 中 99.5% 重 量 均 為 燃 料 ， 可 想 而 知 ， 化 學 燃 料 推 進 是 多 麼 低 效 率 的 方 法 。 在 太 陽 系 的 行 星 中 穿 梭 ， 直 線 航 行 並 非 理 想 的 路 線 ， 現 在 的 探 測 船 均 使 用 赫 曼 轉 移 軌 道 ( 以 太 陽 為 焦 點 連 接 行 星 的 橢 圓 軌 道 ) ， 再 配 合 行 星 推 助 的 技 術 航 行 ( 探 測 船 經 過 行 星 時 偷 取 行 星 的 能 量 加 速 或 減 速 ) 。 可 是 這 方 法 的 成 本 仍 很 高 ， 如 木 星 軌 道 器 伽 利 略 號 中 ， 它 總 重 量 的 42% 為 化 學 燃 料 。 為 了 解 決 這 問 題 ， 科 學 家 現 透 過 數 學 方 法 發 展 出 一 套 可 以 用 極 少 燃 料 甚 至 是 零 燃 料 便 可 以 在 行 星 中 穿 梭 的 方 法 ， 稱 為 「 行 星 際 傳 輸 網 絡 」 。
就 像 橫 渡 越 海 洋 的 船 隻 借 助 洋 流 一 樣 ， 天 空 中 也 有 類 似 連 接 起 行 星 的 管 道 ， 只 要 探 測 船 進 入 了 管 道 ， 推 進 探 測 船 就 不 須 能 量 ， 便 會 沿 管 道 滑 行 在 太 陽 系 中 穿 梭 。 形 成 這 無 形 管 道 的 力 量 ， 就 是 宇 宙 間 的 萬 有 引 力 。 以 太 陽 和 地 球 為 例 ， 太 陽 和 地 球 之 間 的 重 力 在 5 處 不 同 的 地 方 剛 好 互 相 抵 消 ， 稱 為 拉 格 朗 日 點 L1 - L5 ， 物 體 可 以 停 留 在 拉 格 朗 日 點 中 而 不 受 重 力 影 響 ， 即 使 點 中 沒 有 物 質 ， 物 體 也 可 以 圍 繞 拉 格 朗 日 點 公 轉 。 選 取 適 當 的 初 始 速 度 ， 探 測 船 便 可 以 由 地 球 到 達 繞 L1 或 L2 的 軌 道 ， 這 些 軌 道 的 集 合 形 成 了 行 星 際 傳 輸 網 絡 的 管 道 。 數 學 家 發 現 ， 在 兩 顆 互 相 公 轉 的 天 體 ， 總 會 存 在 這 些 管 狀 的 曲 面 ， 當 物 體 位 處 管 上 ， 便 會 被 驅 往 或 驅 離 L1 或 L2 。 在 管 上 行 走 ， 不 用 能 量 ， 重 力 自 然 會 把 物 體 送 到 目 的 地 。 近 期 美 國 太 空 總 署 收 集 太 陽 風 樣 本 的 創 世 號 探 測 器 便 是 利 用 這 軌 道 ， 僅 需 負 載 4% 的 燃 料 ， 便 可 以 環 繞 L1 兩 年 時 間 收 集 樣 本 再 滑 行 把 樣 本 送 返 地 球 。 這 方 法 雖 然 令 任 務 時 間 增 加 ， 卻 大 大 節 省 燃 料 。
當 不 同 行 星 之 間 的 管 道 在 重 力 之 舞 下 連 接 ， 物 體 更 可 由 一 條 管 道 跳 往 另 一 管 道 ， 因 此 ， 在 精 密 的 數 學 計 算 下 ， 行 星 間 的 管 道 可 以 變 成 一 條 行 星 際 的 高 速 公 路 ， 讓 探 測 船 在 行 星 中 穿 梭 。 科 學 家 正 考 慮 ， 在 未 來 的 日 子 ， 首 先 在 地 月 之 間 的 L1 點 興 建 永 久 的 中 轉 站 ， 成 為 往 後 前 往 各 行 星 旅 程 的 起 點 ， 那 麼 ， 到 太 陽 系 旅 行 ， 就 不 再 是 夢 想 了 。
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