《地心引力》艰辛的太空之旅（上）

仿客

两位航天员陷入生死一线的危险境地。当失去了连接空间飞行器的绳索，这片宇宙是如此浩瀚，无边无际……2013年上映的电影《地心引力》，是近年来描述太空活动最详细、观影效果最逼真的科幻影片.其技术与内涵都颇为可观，特别是对宇宙空间的展示.主角在太空中挣扎求生的漂流，在强大的视听特效下震撼人心。笔者将细细剖析这部难得一见的太空科幻电影，为你解说银幕上太空之旅的真实与虚幻

About the Film

寂静的太空中，两名航天员在“哈勃”望远镜上轻盈地移动，耳机里传来地面指挥中心的对话，他们是斯通博士和经验丰富的航天员科沃斯基，正在维修“哈勃”望远镜的通信装置。这本来应该是一个一帆风顺的太空任务，没想到，因为一颗人造卫星被击毁，它产生的大量碎片在环绕地球的轨道中呼啸而来，将斯通和科沃斯基卷入了碎片风暴中，尖锐的碎片摧枯拉朽般地击毁空间飞行器、割裂绳索，让

Real Stary

算一算轨道高度

在影片中，当“哈勃”望远镜被卫星碎片摧毁，两位主角就开始在太空中奔走于各个空间飞行器之间——从“哈勃”望远镜坠入太空，又回到“哥伦比亚号”航天飞机，再到国际空间站，最后到达中国的“天宫一号”空间站，其间还遭遇了第二次碎片袭击。那么，要看懂这段情节，我们需要计算一下空间飞行器的轨道高度。

下面是一组数据：“哈勃”望远镜，轨道高度589千米；国际空间站，轨道高度347～360千米：“天宫一号”，运行轨道高度382千米、工作轨道高度343千米。它们的轨道周期大致为95～97分钟不等。

瞧，这几个空间飞行器的轨道高度差距为3～129千米，而且它们还拥有完全不同的轨道平面、轨道周期。按照国际规定，所有飞行器的理论最近距离都不得小于120千米——相当于汽车在高速公路上奔驰一个小时的路程。然而咱们的主角靠小小的喷气背包，没花多少时间就跨越了几个空间飞行器，让人怀疑他们路上是不是偷偷搭了便车。

事实上，正因为“哈勃”望远镜和国际空间站的轨道高度有巨大差距，令航天员在紧急状况下缺少安全的避难场所，美国国家航空航天局认为，以载人太空任务去维修“哈勃”望远镜是不合情理的危险任务，早在2008年进行过一次大型维护之后，就已暂时中止对“哈勃”望远镜的维护了。

算一算飞行路程

在了解了飞行器之间可怕的距离之后，我们可以进一步了解，在茫茫太空之中，两个渺小的人造飞行器要会合是多么艰难。

影片里灾难的起因是人造卫星被击毁，那么就以中国曾经进行过的击毁报废卫星的试验来做例子分析吧。这项实验体现了中国在航天科技的先进水平，因为要找到并摧毁一个太空飞行器，难度实在太大了。

虽然在电影中，那些空间飞行器似乎是静止的，但事实上它们都在以每秒7千米左右的极高速度绕地球飞行，否则就会在地球引力的作用下落入大气层。一个卫星包括展开的太阳能电池帆板在内，不过几十米长度，以如此高速运动，即使是每秒能捕捉7000多帧画面的高速摄影机，也只能在运气极好的情况下拍到一个非常模糊的影子。世界各航天大国的很多卫星，由于在发射入轨时出现问题，就再也找不到了。

假设我们运气极好地使用非常先进的探测仪器找到了这颗卫星，直接飞过去也是不行的——因为它一直在运动。我们必须通过它之前的运行轨迹来解算出它下一步要到达的位置，然后寻找到一个刚好可以会合的点。

回到电影中两位航天员身上，虽然各国都会对空间飞行器的轨迹进行预先推算，但仓促之下，他们不太可能获得这套数据。在与地面指挥中心断绝联络的情况下，科沃斯基如何掐指一算，知道这些会合点的呢？

假设他们知道会合点，但是宇宙实在太大，没有肉眼能借助的参照物（观星确认位置显然是误差极大的），只能凭运气，而且在太空中难以掌握身体平衡，所以根本无法对准目标。中国实验中打击卫星的那枚导弹，应该是通过自带的姿态控制仪器（陀螺平台），同时与地面或者其他通信卫星联系，确认并调整自己的姿态，飞向卫星的会合点的。然而在电影里，主角们通过肉眼观察来向空间飞行器靠近，要知道，即使以最小间隔120千米计算，如果出发时偏了1度，最终会偏差约2千米。更何况在地球引力的作用下，太空飞行几乎不可能走直线，更可能是一条接近椭圆的弧线。

最终，主角们凭借喷气背包，在数小时之内穿梭在不同的轨道高度之间，迅猛地追逐高速运动的空间飞行器，他们与其会合的相对速度将大到惊人。

所以，别以为在太空中能随便串门啊，要知道，航天工作者们得多么努力，才能成功完成太空交会对接任务呀！