星际运输的航线
地面运输的成本与运输路径的选择,密切相关,太空运输也是如此。当飞船从一颗行星奔向另一颗行星时,有一条最节省能量的霍曼轨道。霍曼轨道是半个椭圆,它两端与两颗行星的轨道相切。飞船沿霍曼轨道航行时,只需在开始与结束两处进行加速或减速。沿霍曼轨道航行的缺点是,飞行时间比较长,而且只有在两行星处于恰当位置时,才能启航。处于最佳发射位置的这段时间,又称为发射窗口期。根据两行星绕太阳运动的周期可以算出,发射窗口的间隔时间。
由灵神星直飞地球的飞船,到达地球附近时,将比地球速度快7.3千米/秒。如果采用火箭发动机,向前喷气减速,消耗的燃料多,成本很高。因此免不了要借助行星的引力和大气层减速。例如从灵神星回到地球,就有利用金星大气减速,绕飞火星减速和绕飞木星后利用金星大气减速。三条线路。
不同航线数据对比如下:
绕金星飞行,发射速度约-6.64千米/秒。旅途时间:约2年。两轮发射间隔:247天。
绕火星飞行,发射速度:约-3.5千米/秒。时间为3年。两轮发射间隔为2.65年。
直飞地球,利用地球大气减速,发射速度约-5.3千米/秒。旅途时间约611天,发射间隔约432天。
绕木星飞行,发射速度约1.5千米/秒。所用时间约5年。两轮发射间隔为14.3年。
火星质量小,又没有大气层,要利用火星引力减速,必须贴近火星表面飞过,风险大,减速选择余地小,效果不佳。有时要几次越过该星球才能减速到位。再说火星航线的航行时间比金星航线多1年,航行窗口间隔时间多2年,尽管发射费消耗的能量少,但因航行时间长,票价减少不多。对客运仍缺乏吸引力。就是货运,也嫌占用资金的时间太长。
为了节省燃料,用来减速的星体,必须离目的地较近。绕飞金星到达地球附近后,与地球的速度差往往不到2.6千米/秒;而绕火星到地球附近后,与地球的速度差常常超过2.9千米/秒。因此绕飞金星的航线更有竞争力。
利用地球大气减速,就必须从离地面200千米以内的地方穿过。万一发生意外,而且坠落处又是居民点,那很可能令公司破产。贴近地球飞行,如果要越过地球同步轨道。飞船就很容易与轨道上密密麻麻的静止卫星相撞。
如果是从地球南北极穿过大气层边沿减速,没有与静止卫星相撞和万一坠落毁灭居民点的危险。如果飞船的最终目标是火星,完全可以采用这个方案。但如果要在嫦娥基地降落,这条航线就不妥了。如果减速力度大,飞船成为地球卫星,它的轨道将与月球轨道垂直,要花较大代价才能到月球基地降落。如果减速力度小,结果就会成为人造太阳行星,要花很长时间才能重新回到地球附近。
绕飞木星的客运航班,显然没有实际意义。人生有多少个14年?谁也不会为省十几万元,去乘坐14年后的航班。何况还要在船上待5年!木星航线只对价值很低的货物才有意义。如果生产出来的黄金要等14年才装运,19年后才能出售,这资金占用的利息,就跟资金本身差不多了!
而且飞船绕木星航行到地球,再回到灵神星,大概要8年。剩下6年很尴尬。参加其他航线的运输吧,使一段时间运输市场的竞争异常激烈,但过几年后又面临运力不足。人为造成运输市场周期性地大波动。如果让这些船枯坐在那儿等待6年,船主又难以接受。所以,金星航线,无论对客运还是货运,都有优势。