为什么水星离地球很近,却是最难探访的行星
但是水星在30年内没有接受过一次任务。水手号探测器仅成功飞越水星3 次,在这 3 次飞越期间,它仅成功绘制了水星表面40%的地图。科学家们对继续研究这颗行星非常感兴趣,因为它对科学研究很有吸引力。而他们没有派出更多的探测器来研究这颗行星的原因是,它是所有行星中最具挑战性的,水星是最难以访问的星球。水星这么难造访的原因可以分为2个:温度和速度。 只用火箭操纵这样一艘加速的飞船是一项具有挑战性的任务,因为通常太空探测器不携带那么多燃料。工程师们总是会尽量保持航天器的轻巧,因为飞船的重量越重,从地面起飞所需的燃料就越多,任务将越昂贵。太空探测器中放置的燃料越多,放置科学仪器的空间就越少。然而,在长达30年的漫长岁月里,科学家和工程师们一直没有找到方法,让一个燃料很少的探测器能够如此快速地到达水星。 Chen-wan Yen的新路线不是直接向水星发送航天器,而是绘制了一条更长的路径,在该路径中航天器必须绕太阳运行约 15 圈才能到达水星的轨道。负责执行这项复杂任务的探测器将是信使号太空探测器,为了实现这一壮举,航天器将利用地球、金星和水星的引力辅助。 穿过地球一次、金星两次、水星3次。随着每一次飞越,信使号相对于太阳的平均速度会逐渐增加,但航天器相对于水星的速度会降低。一旦信使号以合适的速度接近水星,它就可以启动其主引擎,足以被行星的引力捕获并开始绕水星运行。 信使号的所有轨道都正确运行,没有出现很多复杂情况,经过地球、金星,最后3次接近水星,直到2011 年 3 月 11 日它被水星的重力捕获。一旦信使号到达水星,它就开始执行偏心轨道,在离水星200公里和15000公里之间交替运行。在接下来的四年里,信使号探测器发送数千张水星表面的照片,提供必要的信息,帮助我们了解这颗行星的化学成分、它的表面地理和它的内部结构。最终,在 2015年4月30日,信使号探测器的燃料耗尽,负责该任务的科学家决定将这艘船撞向水星。 |
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网球拍效应与欧拉动力学方程
我也看过一些解释这种效应的科普文章和视频,要么直接给出欧拉动力学方程的结果进行解释。我们从推导欧拉动力学方程开始,欧拉动力学方程推导等式的左边是力矩M,我们可以直接写出它的分量形式。后三项是基本矢量随时间的变化,我们所取的是刚体坐标系。基本矢量是随着刚体的旋转而旋转,所以基本矢量随时间的变化就是角速度ω叉乘这个基本矢量。可以想想高中时是怎么推导圆周运动的加速度。
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广义相对论的验证,计算太阳的引力红移
爱因斯坦说,太阳表面其实有一个钟,不同元素发出的光其实都是以不同的频率振荡的钟,由于太阳上的时间变慢了,所以光的频率就会变低。因此,同一根光谱线,在地球实验室拍的和在地球拍太阳的会不一样,后者会产生红移。如图所示,在太阳表面和地球表面分别有静止的光源和静止的观察者。光源在坐标时刻t1发出一个光子,观察者在坐标时刻t2接收到这个光子。光源在坐标时刻t1