飞往行星张元东文

　　我们地球的近邻——金星和火星，以及其他行星上面的情况究竟是什么样的?有没有生物或＂外星人＂?这一直是个不解之谜，也是人们时常争论的话题。因此，对于行星的研究，历来就是天文学家的重要任务之一。
　　以往在地面上用各种天文观测方法，所了解的行星的情况是很有限的，主要的障碍是地球的大气层。随着航空、航天技术的发展，人们自然而然地首先考虑飞向行星，就近研究，甚至到别的行星上去实地考察，那该多好啊！
　　人类飞向行星是从1961年开始的。迄今为止，全世界已向行星发射了各种探测器与宇宙飞船有数十次了。不少探测都取得了辉煌的成就，因而极大地丰富了人们对行星的认识。
　　要飞往行星，首先要解决的是飞行的速度和方向的问题。发射宇宙飞船单单有第二宇宙速度（11.2千米/秒）是不够的。要考虑飞行的轨道，应用哪一种轨道最经济、最方便、最安全?对不同的行星，不同的探测任务，自然需要有不同的飞行轨道，所以需要人们去研究与实验。
　　现今，飞往行星的轨道大多是双切轨道。火箭运行的轨道和行星的轨道相切，又名霍曼轨道（是霍氏在1925年提出的）。它很好地利用了地球和行星的公转运行。霍曼轨道的最大好处是需要的速度最小，而最大缺点是所需时间为最长。
　　现在任意选择一个内行星与外行星来作为例子。
　　比如飞向金星（内行星之一），火箭或飞船沿双切轨道是内切于地球轨道，外切于金星轨道（见图1）。
　　根据力学原理计算，沿双切轨道飞行，单程需要146天左右。若要从金星返回地球，需要在金星上停留470天，才有机会实现（当金星与地球都在合适的位置上）。这样，来回全程要762天（合两年又一个多月）。而火箭从地球起飞的初速度约为11.5千米/秒，但发射方向与地球公转方向相反。
　　1961年2月12日，有一支前苏联火箭开始飞往金星。火箭是先进入地球卫星轨道（近于圆形，距地心为6601-6658千米），然后发射探测器（叫自动行星际站）。2月13日10时（世界时），自动站距离地球48.89万千米，速度为4.05千米/秒。2月14日自动站到达地球引力作用球面（即在球面外可以不记地心引力），它的速度为3.95千米/秒，它比地球绕太阳公转的速度（29.8千米/秒）要小些。因而可能飞近金星。自动站在1961年5月19-20日经过金星附近，距金星还有4万千米，这次飞行用了96天多。为什么不是146天呢？因为飞行轨道稍小于半椭圆形。自动站在金星附近飞行几天后，成为围绕太阳运行的人造卫星。
　　后来人类又陆续发射了几个探测器。特别是1975年6月8日与6月14日发射的＂金星9号＂与＂金星10号＂（前苏联）飞船，分别于1975年10月22日与25日在金星上安全着陆。着陆器测量得金星大气内的温度高达485℃，比传说中的火焰山还要热。探测器工作约1小时后损毁。从发回的金星照片上，可以看出金星上也有高山与峡谷，地面也不平坦，从而揭开了神秘的金星（维纳斯）的面纱。
　　再说飞往火星。采用上述霍曼轨道，是飞行轨道外切于地球轨道，内切于火星轨道（见图2）