《火星救援》电影中的几个趣味物理常识研究

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1、《火星救援》电影中的几个趣味物理常识研究《火星救援》是近期播放的美国科幻片，影片讲述了六位宇航员在火星上执行任务时，由于火星上的一场沙尘暴灾难，迫使宇航员逃离火星，乘上赫尔墨斯号飞船（简称飞船），踏上返回地球之路，而男主角马可因故与团队失联，孤身一人被置身于火星，在孤独绝望、食物匮乏的状态下，马可运用各种物理、化学、数学、植物学等知识，在火星上整整生活了561天，最终获救.影片中的整个救援过程充满了科学性，这是令我最感兴趣的地方，下文将利用高中学科知识，对影片中几个科学现象进行粗浅研宄.1赫尔墨斯号飞船逃离火星及折回救援马可的飞行过程物理分析赫尔墨斯号载着五位宇航员，脱离火星飞向地

2、球，在接近地球的时候，决定返回火星救援马可，最终成功救出马克，并顺利第二次返回地球.其救援飞行过程如图1所示：火星未发生灾难前，飞船利用火星的第一宇宙速度原理，环绕火星飞行.发生灾难后，其中五名宇航员乘坐火星上的返回舱，并将其加速到火星第一宇宙速度，在环星轨道A处和飞船对接，宇航员进入飞船避难，马可一人被丢在火星.然后，飞船加速到火星第二宇宙速度，该过程由于动量守恒原理，需要消耗大量燃料，在环星轨道B处飞船脱离火星引力进入返回地球轨道，依靠惯性飞向地球（太空阻力约为零）.飞船在途中C处获知了马可还活着的消息，但当时飞船正在按照预定轨道飞向地球，以第二宇宙速度级别远离火星，飞船上的燃

3、料不足以支持飞船直接掉头飞火星救人.当飞船接近地球，在D处时，恰好中国发射深空卫星的大推力火箭太阳祌号己经准备好，中美联合救援，飞船上宇航员决定飞行绕过地球，折回火星救人.飞船在E处，以火星第二宇宙速度接近地球，利用地球引力进行加速，以不低于地球第二宇宙速掠过地球.同时，地球NASA利用太阳神号将补给舱加速到和飞船相同的第二宇宙速度进行补给，否则飞船宇航员错过了补给，将无法生存.赫尔墨斯号成功加速和补给后，在F处以地球第二宇宙速度脱离地球引力，依靠惯性（太空阻力约为零），以地球第二宇宙速度级别飞行火星.飞船到达火星附近后，准备和马可乘坐的返回舱对接，由于的燃料不够，飞船无法减速到第

4、一宇宙速度环绕火星飞行，所以马可必须把乘坐的返回舱加速到第二宇宙速度，才能和第二宇宙速度的飞船对接，所以马可要为返回舱减重，在有限的距离内加速到第二宇宙速度，承受了超过12个g的加速度，最后马可在M处成功获救.飞船借火星引力掉头加速，以不低于火星第二宇宙速度，脱离火星引力，依惯性返回地球，到地球附近N处减速到地球第一宇宙速度，在P处被地球的引力俘获而环地飞行，在K处宇航员乘返回舱再入大气层回地面.3太空舱中的人工重力分析众所周知，太空飞行存在“失重”的现象，但在赫尔墨斯号飞船中，宇航员在太空舱中正常生活，甚至在跑步机上进行锻炼，显然太空舱中并没有所谓“失重”，这是什么原因？原来，飞

5、船太空舱一边沿着预定轨道向前飞行，一边自身进行旋转，宇航员随着太空舱同步做圆周运动，太空舱地板给宇航员一个向心力，提供向心加速度，这个向心力，使人和太空舱之间产生相互作用力，从而使宇航员觉得有“重量”，这就是人工重力，这个力类似于人在地球表面时，地面对人施加一个力来平衡重力，使人感觉到“重量”，也使人能够像在地球表面那样行走、运动.上文利用高中物理和数学知识，在假定条件下，对《火星救援》电影中所表述的有关有趣现象进行了浅显的分析，深深感到高中所学的数学、物理知识的奇妙，它们不是一堆枯燥的公式，而是解决自然问题的工具.这部电影中，还有其它可以用高中知识进行解释的科技现象，在此不赘述了

6、.观看这部电影，不仅获得了视觉盛宴，也使我认识到知识的趣味性和重要性，增加了对数学、物理的学习兴趣.