太空旅行指南

自然界里直接影响太空旅行的另一个基本力是万有引力，常被称作重力。这是唯一普遍存在的吸引力，万事万物因此相互吸引。万有引力的大小仅取决于三个因素：两个物体的质量、形状和相互之间的距离。

当然，重力就是把物体固定在地球上的力。正如前文提到的，地球大气层的运动如此迅速，不会变成固态或液态。尽管如此，地球的重力还是能把大气层的多数气体束缚在它的周围。地球重力也会阻止被风吹起的树叶飘向太空，因为一旦风停下来，重力最终会使树叶落回地面。

此外，有些航天器（如国际空间站）虽然被重力拉向地球，但由于它们环绕地球运行的速度较快，所以不会直接掉落到地球上。我们把这称作“在轨”。

让我们看看火箭发射。发射时，火箭并不是垂直升空，而是以某个角度向上飞行，为的是保持一个与地球表面平行的运动分量，这样才不会在燃料耗尽时直接掉回地球。如果速度足够快，它就会进入轨道。如果速度不足以进入轨道，那么它会在燃料耗尽后继续向上飞行，直到地球重力阻止它继续上升并使它落向地球。如果暂时忽略空气阻力，在这段被称作弹道飞行的无动力飞行中，火箭就像一只被踢了一脚的足球，呈抛物线轨迹运动。喷气式飞机也可以在大气层沿同样的轨迹飞行，如图1.9所示。图的左侧是飞机的动力飞行阶段，到了标有“微重力状态”的区域，发动机熄火，飞机沿抛物线飞行。

事实上，空气阻力的影响并不能忽略不计，它对弹道轨迹造成的改变可以计算出来。说到空气阻力，值得一提的是，火箭推进不需要空气。换句话说，火箭产生的喷射气流用不着反推空气就能推进火箭。

此外，在太空的真空环境中，火箭不需要驱开空气前进，所以推进效率要高于大气层飞行。太空中极为稀薄的空气意味着我们不必再担心空气的影响。

1. 原文为“rocket”（火箭），用词不准确。事实上，火箭把飞船送入轨道之后就被抛弃了，接下来环绕地球飞行的是加加林乘坐的“东方1号”（Vostok 1）飞船。
2. 原文为“280”，有误。加加林和返回舱的预计着陆点是拜科努尔，实际着陆点是萨拉托夫（Saratov）地区的恩格斯（Engels），两地相距约2 800千米，而不是280千米。
3. 据说，穿着全套宇航服的加加林着陆后，对被他吓到的一对农民父女说：“不要害怕，我也是苏联人，刚从太空回来，我现在必须找到一部电话，好打给莫斯科。”
4. 雷·卡明斯（Ray Cummings，1887—1957），美国科幻小说家，著有750多部长篇和短篇小说。
5. 围绕其他恒星转动的行星被称为外行星或太阳系外行星。
6. 虽然在科学领域，数字可以做到高度精确，但过于精确的数字不但没有帮助，反而令人糊涂，所以我会使用“约”和“大约”这样的词语，便于你掌握概数，并将其与你已知的数字进行比较。
7. 抛出去，指太空碎片受行星引力的扰动而改变了运行轨道。
8. 从黄道面上方俯视，太阳系八大行星均逆时针围绕太阳转动。
9. 鸟神星的第一颗卫星是在我写本章的时候发现的。
10. 近地天体，指近日点小于1.3个天文单位的太阳系小天体。天文单位（AU）指太阳和地球之间的平均距离，1 AU≈1.5亿千米。
11. 地球轨道，指地球的公转轨道。同样，火星轨道指火星的公转轨道。
12. 内太阳系，指太阳系中太阳与小行星带之间的区域。
13. 这里呼应前文将彗核形容为“脏兮兮的太空冰山”。
14. 月球是地球的卫星。
15. 本书的很多数字都使用科学记数法来表示，具体方法详见本书附录。
16. 科学记数法是把一个数表示成a与10的n次方相乘的形式，其中1Ga＜10且n为整数。在原文中，本段的150×10⁶，以及下一段的55×10⁶、400×10⁶等均不符合科学记数法的原则，这样写只是便于读者对各段距离进行比较。
17. 即公转周期。
18. 即氕，氢的主要稳定同位素。
19. 伦琴被认为是X射线的发现者，所以X射线又称伦琴射线。