格致论道讲坛@“天问一号”来了！权威专家解读中国火星探测计划( 二 ) （：“天问一号”来了！权威专家解读中

对于火星而言，它正好处于太阳系内宜居区的外边缘，那就说明火星上可能会有液态水或者甚至生命的存在。
太空探索的边界受到什么因素影响？
吴宝俊：人类的太空探索边界的很大程度上取决于火箭运载能力，咱们国家的火箭运载能力最强的是长征五号。长征五号能把探测器最远送到太阳系的哪里呢？
贾阳：火箭确实是航天技术往前走的一个基础平台，它提供的能力越大，整个航天的舞台就越大，这是毋庸置疑的。咱们国家现在“胖五”相当于是在成熟之中，再飞之后应该就要执行很多任务，包括火星的，也包括月球的。刚才提的两个例子如果没有“胖五”的支持实际上是实施不了的。
如果直面刚才那个问题，说到底能不能飞到太阳系的最边缘，这和多长时间到达，发射的东西到底有多大的重量有关系。
稍稍量化一点，如果是发到月球的一个探测器，发到奔月的轨道上的话，应该就是八吨左右的重量；如果要是发到火星的轨道，那基本上是四吨；如果想要更快到达探测器的边界，这个探测器就得设计的更小一些。
苟利军：我想补充一点，想把一个探测器或者类似的东西送到太阳系边缘，其实不仅仅与火箭有关，与多种因素都有关系。
比如说最近炒得非常热的“旅行者2号” ，它在2018年12月份的时候，根据NASA的定义说是飞出了太阳系。 “旅行者1号”是在2012年的时候飞出了所谓的太阳系。
这里的太阳系，其实不是真正意义上的太阳系。它定义的太阳系是太阳的日球层。也就说它飞出了太阳风和星际介质相互作用的一个界面。
要飞出太阳系不是火箭可以直接完成的。美国的火箭就非常厉害，可以直接把探测器送到那边，当然火箭送到只是第一步，让它离开地球附近，在接下来在过程中，它要经过不同的天体，比如说木星、土星，通过这些行星的引力弹弓，这种引力的加速之后才最终飞出太阳系。
吴宝俊：《流浪地球》这部电影当中就提到了引力弹弓。
苟利军：是的。所以我们为什么要选择这些大的，比较重的天体呢？就是因为它质量比较大，所以一个小的天体从它那里拿一点点角动量，对它没有太大的影响。
什么是引力弹弓效应？
吴宝俊：苟老师能不能通俗地解释一下引力弹弓效应。
苟利军：比如在生活中，我抛一个乒乓球下去，如果这个桌子不动的话，弹回来的速度不会发生变化，就是说这个球垂直掉下去垂直弹上来的时候，向前的速度是零。
但是如果这个桌子动了，它就会获得一个跟桌子一样的速度，也就是说除了下落的速度还有一个水平方向的速度。总体而言它的速度就会变大，这就相当于获得了这个桌子一部分的能量或者角动量，这就是引力弹弓的一个类比。探测器相当于从这个大的天体当中获得了一部分角动量，从而被加速。
在《流浪地球》电影当中地球想借助于木星，想从木星周围获取一点能量从而使自身加速。结果没想到进入的时机以及进入的角度不对，差点把自己粉碎掉。
吴宝俊：那《流浪地球》当中它为什么不选火星呢？
苟利军：火星太小了，首先火星比我们地球还要小，你到火星之后，结果是谁加速谁还不一定。选择木星是有可能的，选择土星也是有可能的，但是木星距离地球更近一点。所以“旅行者1号”首先是选择木星再选择土星，经过一连串的加速之后最终离开太阳系。
吴宝俊：所以《流浪地球》就是想脱离太阳系，想往远了跑，所以它第一步选的木星，第二步就直奔土星去了。
苟利军：这就涉及到更为复杂的一些物理道理。比如说，我们要想离开一个天体或者离开一个系统的时候，必须要满足一定的速度。对于地球来说，必须要满足11.2公里/秒的速度才能脱离整个地球的引力。所以想离开太阳系的话肯定也要满足一定的速度才行。