《地心引力》艱辛的太空之旅（上）

仿客

兩位航天員陷入生死一線的危險境地。當失去了連接空間飛行器的繩索，這片宇宙是如此浩瀚，無邊無際……2013年上映的電影《地心引力》，是近年來描述太空活動最詳細、觀影效果最逼真的科幻影片.其技術(shù)與內(nèi)涵都頗為可觀，特別是對宇宙空間的展示.主角在太空中掙扎求生的漂流，在強大的視聽特效下震撼人心。筆者將細細剖析這部難得一見的太空科幻電影，為你解說銀幕上太空之旅的真實與虛幻

About the Film

寂靜的太空中，兩名航天員在“哈勃”望遠鏡上輕盈地移動，耳機里傳來地面指揮中心的對話，他們是斯通博士和經(jīng)驗豐富的航天員科沃斯基，正在維修“哈勃”望遠鏡的通信裝置。這本來應(yīng)該是一個一帆風順的太空任務(wù)，沒想到，因為一顆人造衛(wèi)星被擊毀，它產(chǎn)生的大量碎片在環(huán)繞地球的軌道中呼嘯而來，將斯通和科沃斯基卷入了碎片風暴中，尖銳的碎片摧枯拉朽般地擊毀空間飛行器、割裂繩索，讓

Real Stary

算一算軌道高度

在影片中，當“哈勃”望遠鏡被衛(wèi)星碎片摧毀，兩位主角就開始在太空中奔走于各個空間飛行器之間——從“哈勃”望遠鏡墜入太空，又回到“哥倫比亞號”航天飛機，再到國際空間站，最后到達中國的“天宮一號”空間站，其間還遭遇了第二次碎片襲擊。那么，要看懂這段情節(jié)，我們需要計算一下空間飛行器的軌道高度。

下面是一組數(shù)據(jù)：“哈勃”望遠鏡，軌道高度589千米；國際空間站，軌道高度347～360千米：“天宮一號”，運行軌道高度382千米、工作軌道高度343千米。它們的軌道周期大致為95～97分鐘不等。

瞧，這幾個空間飛行器的軌道高度差距為3～129千米，而且它們還擁有完全不同的軌道平面、軌道周期。按照國際規(guī)定，所有飛行器的理論最近距離都不得小于120千米——相當于汽車在高速公路上奔馳一個小時的路程。然而咱們的主角靠小小的噴氣背包，沒花多少時間就跨越了幾個空間飛行器，讓人懷疑他們路上是不是偷偷搭了便車。

事實上，正因為“哈勃”望遠鏡和國際空間站的軌道高度有巨大差距，令航天員在緊急狀況下缺少安全的避難場所，美國國家航空航天局認為，以載人太空任務(wù)去維修“哈勃”望遠鏡是不合情理的危險任務(wù)，早在2008年進行過一次大型維護之后，就已暫時中止對“哈勃”望遠鏡的維護了。

算一算飛行路程

在了解了飛行器之間可怕的距離之后，我們可以進一步了解，在茫茫太空之中，兩個渺小的人造飛行器要會合是多么艱難。

影片里災(zāi)難的起因是人造衛(wèi)星被擊毀，那么就以中國曾經(jīng)進行過的擊毀報廢衛(wèi)星的試驗來做例子分析吧。這項實驗體現(xiàn)了中國在航天科技的先進水平，因為要找到并摧毀一個太空飛行器，難度實在太大了。

雖然在電影中，那些空間飛行器似乎是靜止的，但事實上它們都在以每秒7千米左右的極高速度繞地球飛行，否則就會在地球引力的作用下落入大氣層。一個衛(wèi)星包括展開的太陽能電池帆板在內(nèi)，不過幾十米長度，以如此高速運動，即使是每秒能捕捉7000多幀畫面的高速攝影機，也只能在運氣極好的情況下拍到一個非常模糊的影子。世界各航天大國的很多衛(wèi)星，由于在發(fā)射入軌時出現(xiàn)問題，就再也找不到了。

假設(shè)我們運氣極好地使用非常先進的探測儀器找到了這顆衛(wèi)星，直接飛過去也是不行的——因為它一直在運動。我們必須通過它之前的運行軌跡來解算出它下一步要到達的位置，然后尋找到一個剛好可以會合的點。

回到電影中兩位航天員身上，雖然各國都會對空間飛行器的軌跡進行預(yù)先推算，但倉促之下，他們不太可能獲得這套數(shù)據(jù)。在與地面指揮中心斷絕聯(lián)絡(luò)的情況下，科沃斯基如何掐指一算，知道這些會合點的呢？

假設(shè)他們知道會合點，但是宇宙實在太大，沒有肉眼能借助的參照物（觀星確認位置顯然是誤差極大的），只能憑運氣，而且在太空中難以掌握身體平衡，所以根本無法對準目標。中國實驗中打擊衛(wèi)星的那枚導彈，應(yīng)該是通過自帶的姿態(tài)控制儀器（陀螺平臺），同時與地面或者其他通信衛(wèi)星聯(lián)系，確認并調(diào)整自己的姿態(tài)，飛向衛(wèi)星的會合點的。然而在電影里，主角們通過肉眼觀察來向空間飛行器靠近，要知道，即使以最小間隔120千米計算，如果出發(fā)時偏了1度，最終會偏差約2千米。更何況在地球引力的作用下，太空飛行幾乎不可能走直線，更可能是一條接近橢圓的弧線。

最終，主角們憑借噴氣背包，在數(shù)小時之內(nèi)穿梭在不同的軌道高度之間，迅猛地追逐高速運動的空間飛行器，他們與其會合的相對速度將大到驚人。

所以，別以為在太空中能隨便串門啊，要知道，航天工作者們得多么努力，才能成功完成太空交會對接任務(wù)呀！