孫悟空一個筋斗十萬八千里，飛往火星需要多久？

網(wǎng)絡(luò)上什么稀奇古怪的問題都有，這不，今年世界上掀起了一股探測火星的熱潮，先后有是四個國家或機構(gòu)宣稱要發(fā)射探測器前往火星，中國的“天問一號”已經(jīng)于7月23日成功發(fā)射出去了，美國、歐空局、阿拉伯聯(lián)合酋長國的發(fā)射任務(wù)也在緊鑼密鼓進行中。

由此，人們把今年航天稱為“火星年”。于是關(guān)于火星的話題層出不窮，有人想到了孫悟空，提出問題：以孫悟空的速度需要多久能夠抵達火星呢？這個問題雖然毫無科學(xué)根據(jù)，但也可以從科學(xué)角度來談?wù)?，還是蠻有意思的。下面就來海闊天空的侃一侃。

孫悟空的筋斗云超過六分之一光速。孫悟空是西游記的主角，是一只石猴子，本來只能用“它”來指代，但在小說中又是擬人化的一只猴子，且屬于神話人物，而且是咱5000年文明古國的英雄偶像，所以只能用“他”了。

傳說此猴最大的本事就是筋斗云，一個筋斗十萬八千里。筋斗在詞典里是跟斗的意思，就是用頭抵地，身體顛倒翻過去。這種翻跟斗的時間沒有一個準(zhǔn)確計量，大概1秒鐘左右吧。為了便于計算，這里就采用1秒鐘1個筋斗的計量。

十萬八千里就是5.4萬千米，1秒鐘5.4萬千米的速度已經(jīng)很快了，但還沒有光速快。光速每秒鐘約30萬千米，5.4萬千米只是光速的18%，約1/5.6。即便如此，這個速度已經(jīng)比現(xiàn)在人類發(fā)射的航天器要快多了。

前些年流傳著火星一張照片，上面有一個猴子樣的黑影子（見上圖），是不是孫悟空早就去到火星了？調(diào)侃一下，請勿當(dāng)真。

人類發(fā)射航天器要遵循三個宇宙速度。這是為了與地球引力和太陽引力抗衡需要達到的速度。

第一宇宙速度叫環(huán)繞速度，每秒為7.9千米，達到了這個速度，飛行器才能夠飛出大氣層，進行繞地飛行，既不被地球引力拉扯下來，也無法脫離地球引力，人造衛(wèi)星和國際空間站發(fā)射需要達到這個速度；第二宇宙速度叫脫離速度，每秒為11.2千米，達到這個速度就可以脫離地球引力，飛往火星等其他行星；第三宇宙速度叫逃逸速度，每秒為16.7千米，達到了這個速度就可以從地球飛出，逃離太陽引力。

人類的航天器現(xiàn)在飛行最快的是帕克號太陽探測器，已經(jīng)達到每秒100多千米，將來還要達到每秒200千米。它達到了這種速度并不是依靠攜帶的燃料通過加速度取得的，而是通過金星和太陽的引力彈弓效應(yīng)得到的。

這種速度在孫悟空的筋斗云面前，實在是小巫見大巫了，僅有其速度的數(shù)百分之一。

火星與地球的距離變化?；鹦鞘蔷嚯x地球最近的行星之一，除了金星，在距離上它排在老二。如果把圍繞著太陽系的行星公轉(zhuǎn)環(huán)形軌道排序的話，從最靠近太陽算起，水星為一環(huán)，金星為二環(huán)，地球為三環(huán)，火星為四環(huán)，木星為五環(huán)，土星為六環(huán)，天王星為七環(huán)，海王星為八環(huán)。

可見地球夾在金星和火星中間，金星和火星是地球左右姊妹星球。金星距離地球最近時約4100萬千米，最遠時約2.4億千米；火星距地最近時約5500千米，最遠時約4億千米。

一般來說，當(dāng)?shù)厍蚺c火星都在太陽同一邊的時候，距離就更短，叫地火相沖；地球和火星隔著太陽分別在另一面時，距離最長，叫地火相合。

計算行星相沖周期的公式表述為：1/S=1/E-1/T。式中，E是地球的公轉(zhuǎn)周期，T是行星軌道周期，S是地球與這顆行星的會合周期。代入地球和火星公轉(zhuǎn)周期：E（地球）=365.25天，T(火星）=686.98天，可求出S=779.93天。

因此每隔779.93天，地球會與火星在軌道上相沖一次，也就是地球與火星在一個周期距離最近的時候。這種相沖有大沖和小沖，大沖要16年左右才有一次，比小沖還要近。

2018年是火星大沖年，7月28日大沖時刻，火星距離地球只有5759萬千米；而今年是火星小沖年，火星與地球在10月14日最近，為6300萬千米。人類發(fā)射到火星的探測器一般選定在地火相沖的年份。

人類發(fā)射探測器到火星需要多久？發(fā)射行星探測器至少要達到第二宇宙速度，即每秒11.2千米，也就是時速40320千米。按照這個速度，在地火相沖年，選擇最近距離即便有7000萬千米，直線飛過去，也只需要1736個小時，72天多的時間。

但實際上遠沒有這么簡單，從人類上世紀(jì)開始探測火星以來，已經(jīng)發(fā)射了四五十艘探測器，成功的也有20艘左右了。用時最短的是NASA1969年發(fā)射的水手7號，用了128天；用時最長的是NASA1975年發(fā)射的維京1號，花了304天。而2018年火星大沖年，NASA發(fā)射的洞察號火星探測器飛了206天，才到達火星；就在7月23日，中國首顆火星探測器天問發(fā)射成功，距報道，要到明年2月份才能到達火星，用時也是7個月左右，200多天。

為什么需要這么久呢？事實上，人類發(fā)射行星探測器并不是走直線到達目標(biāo)，由于火箭脫離地球引力需要巨大的能源消耗，這就注定了飛船或探測器無法攜帶更多的備用燃料，必須采用最節(jié)省燃料的飛行方式和路線。

這種飛行方式有3種，最短距離也最費燃料的是沖點航行，其次是快速合點航行，最省燃料的是霍曼轉(zhuǎn)移軌道。因為火星和地球都一直在運行，而且速度很快，地球公轉(zhuǎn)線速度為每秒29.8千米，火星公轉(zhuǎn)線速度為每秒24.13千米，因此不管采用哪種航程方式，都不是直線沖到火星。

現(xiàn)在比較常用的是采取節(jié)約燃料的霍曼轉(zhuǎn)移方式，2018年NASA發(fā)射的洞察號和我國發(fā)送的天問一號都是這種方式，因此飛行時間需要7個月左右的時間。這種方式整個行程要超過4億千米路程。

這種航行速度達到了多少？據(jù)有關(guān)資料介紹，洞察號206天總行程達到4.85億千米，這樣的話，其航行速度就遠遠超過了第二宇宙速度。我們簡單計算：485000000/206/24=98098km/h

其平均時速達到了9.8萬千米，秒速達到了27千米。由此其加速和減速過程就需要較長時間。一般來說，發(fā)射要從地球軌道切線出去，達到脫離地球引力速度，并通過利用地球的引力彈弓效應(yīng)，飛船繞地球若干圈，獲得加速度后，再啟動自帶燃料加速變軌進入地火轉(zhuǎn)移軌道。

經(jīng)過漫長時間追趕，到達火星后，需要被火星引力所捕獲，并利用火星引力減速，環(huán)繞火星若干圈后，切入火星環(huán)繞軌道，降到目標(biāo)速度后，才能夠適時啟動降落程序。

有些探測器為了取得加速度，還需要通過金星引力彈弓效應(yīng)加速，如伽利略號木星探測器，就是通過多次繞金星獲得引力彈弓效應(yīng)加速后“彈向”木星的；而帕克號太陽探測器，則是通過多次繞行金星和太陽之間的橢圓形軌道，獲得秒速100千米乃至200千米速度的。

現(xiàn)在來說說孫悟空怎么飛火星。根據(jù)前面描述，地球飛往其他行星并不像到鄰居家串門那么簡單，需要經(jīng)過脫離地球引力，獲得引力彈弓效應(yīng)提速，到達目標(biāo)星球，被目標(biāo)星球引力所捕獲，最終才減速到達。

當(dāng)然如果按照孫悟空的筋斗云速度，到火星還是要快多了。即便像洞察號采用霍曼轉(zhuǎn)移軌道方式行程4.85億千米，也只需要約9000秒時間，2.5小時就到了?；蛟S孫悟空動力強勁，且不需要燃料，根本無需霍曼轉(zhuǎn)移方式，就更快了。

但有一點不能忽略，就是不知道孫悟空的剎車功能如何。

在西游記里孫悟空被鐵扇公主用芭蕉扇扇了一下，就飛出了5萬4千里，好在他機靈地攀住了一個山尖尖才停了下來。在太空沒有可拉扯攀附物體，且孫悟空要翻9000個筋斗才能夠到火星，這樣他會不會暈頭轉(zhuǎn)向，還能停下來嗎？

孫悟空具備太空反作用力的噴氣功能嗎？在太空中停下來的唯一自主辦法就是利用反作用力，就是朝反方向噴氣，需要消耗很大能量，不知道孫悟空有沒有這個本事。孫悟空的筋斗云那么快，每秒5萬多千米，靠吹幾口氣停下來似乎不太可能，那咋辦呢？

只有依靠天體引力給自己減速，當(dāng)什么樣的天體才能夠拉住每秒5萬千米的速度呢？太陽恐怕是沒這個本事的，只有中子星和黑洞了。中子星逃逸速度達到光速1半，孫悟空的速度才光速1/6多點，這樣中子星對付孫悟空就綽綽有余了。問題是距離我們最近的中子星也在250光年以外，這樣孫悟空去中子星減速來來回就要幾千年。而且即便在中子星減了速，又用什么速度飛回來呢？

等他回來，我們蝸牛般的探測器早已經(jīng)完成任務(wù)，被火星沙塵暴掩埋長眠許久了。

還需要補充一句，所謂筋斗云還是要有云，說明孫悟空的飛行還是在地球空氣中，沒有空氣哪有騰云駕霧一說？太空處于真空狀態(tài)，孫悟空會憋死嗎？又哪來云霧給他騰和駕？

所以看來，孫悟空的筋斗云速度對于探測火星毛用都沒有。這樣說當(dāng)然只是調(diào)侃，但時空通訊這個意思是告訴大家，神話可以隨便臆造，自然規(guī)律就要講科學(xué)了，既然要按照科學(xué)道理來講，孫悟空就也要遵循規(guī)律，而不能破壞或無視規(guī)律。

就是這樣，歡迎討論，感謝閱讀。

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