飞往火星的最佳时机

钟建业

1969年，美国成功地实施了阿波罗计划，人类第一次登上了月球，为远征其他星球奠定了基础。火星是可能存在生命的星球，也是多年来人们一直密切关注的星球，人类下一涉足的目标必然是火星。尽管以往几十年间，世界上主要航天大国向火星发射了许多探测器，但由于科学技术水平所限，难以完成载人登陆火星的使命。只有在30多年后的今天，才有可以制定宇航员登陆火星的计划。由于飞往火星的路途十分遥远，宇宙中的飞行环境千变万化，必须选择一个最佳时机起飞，以确保飞行任务的顺利完成和宇航员安全返回。最近科学家测定，飞往火星的最佳时机，就在不远的2014年。

众所周知，在太阳系中，共有9大行星围绕着太阳运转，它们分别是金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星、冥王星和地球。由于这些行星的运行轨道不同，与太阳系的距离也相差很大，它们之间的相对位置又处于不断变化之中。它们对飞行器的引力也随时间及飞行器所在位置的变化而变化，如能选择火星与地球相距较近、又能借助其他星球引力的飞行时机，显然是最理想的时机。

在2014年，由于地球、火星及金星所处轨道位置的适时排列，为飞往火星的太空船安全返回，提供了绝好的机会。也就是说，飞行器一旦发生意外，被迫放弃登陆时，三星的位置也为太空船快速、安全返回提供了天然的保障。火星的引力将使得太空船飞行轨道弯曲而向金星飞去，继而在金星的引力引导下飞向地球。即使飞船的主发动器失灵，由于飞行轨道获得金星引力的帮助，太空船的推进系统只要稍加调速，就会使飞船安全返回地球成为可能。也只有当飞船在2014年1月14后的几天内发射，这种最佳飞行路线，才可能存在。如果错过这个时间段，那么以后至少10年内，将不会有类似的时机。也就是说，即使飞船在飞往火星的途中受损，宇航员也得在这颗红色的星球上着陆。所以，2014年飞行机遇格外难得。在1970年，为了完成第三次登月，阿波罗13号升空，在飞行途中，由于其中一个氧气箱爆炸，不但使得登月计划告吹，而且宇航员的生命也受到了威胁。最终的安全返航，在一定程序上要归功于月球的引力。

既然太空飞行需要一系列行星引力的帮助，自然就离不开快速的轨道绘制技术。只有将各种引力的影响，精确地运用到正确的飞行方向上，太空船才能准确地达到目的地并安全返回。以前，高水平的天体力学工程师们，为完成这项复杂的“旅行”计划，要花费数月或数年的心血，却往往因为发射日期的推迟，而眼看着他们的劳动付之一炬，而推迟发射，又需要工程师们在很短的时间内重新计算。美国航空航天局喷气推进实验室，开发了STOUR软件，它能自动识别太空船可能经过的各种飞行路线，综合参考发射时间、火箭动力以及目的地等都能显示在图表上，以便确定最佳飞行轨道。它使得工程师们能在数小时或数天内，完成复杂的太空船飞行轨道的计算。如果没有这一软件的帮助，2014年飞往火星的最佳时机和最佳飞行路线的计算，是难以想象的。

科学技术的进步，为人类探索宇宙开辟了广阔的前景。据悉，2014年载人登陆火星的计划已经制定，让我们满怀信心地预祝登陆成功。