骑自行车去月球需要多久？

小妖

自从美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗首次登月以来，人类对于月球的探索已经有半个世纪。月亮作为距离地球最近的天体，如有机会，大家都想上去看一看。那么怎么上去呢？有个人脑洞大开：骑自行车上月球要多久呢？这种出行方式节能又环保！

这个说法令人疑惑，上天是飞机才能干的事情，自行车没有路怎么能上天呢？这个人就说了，我们可以用特殊材料制造一种线将地球和月亮连接起来，这种线足够牢固和持久，可以作为“自行车道”。然后再造一辆可以在这种线上骑行的特制的“登月自行车”。“登月自行车”和“自行车道”完美结合，可以保证当你停止骑行去休息的时候，车和你都不会从线上掉下来。

有人会说，骑自行车上山都很难，更别说将自行车垂直骑上天了。其实仔细想一想，阻止我们离开地面的只是地球的引力，如果没有引力的话，你在天空中的向上移动和向下移动的难易程度是一样的。骑自行车上山之所以难，除了克服自身重力之外，还需要克服自行车的重力和阻碍前进的摩擦力。现在我们忽略自行车的重力以及“登月自行车”和“自行车道”之间的摩擦力（暂且认为它们小到忽略不计），这样引力就变成了唯一阻碍。

如果能够克服引力，我们就可以骑自行车去月球了吗？去一个地方之前首先要知道它有多远。月亮有多远其实是一个很难回答的问题，因为月亮绕地球旋转的轨道不是规则的圆形，所以我们取38.6万公里这个月亮和地球的平均距离作为我们的总旅程。想象一下一辆汽车如果开了38.6萬千米，那绝对算得上是一辆老车了。当然，距离虽然远，但是不计算一下，我们也不知道骑自行车究竟要多久才能到。而计算结果着实令我们感到意外！

我们现在知道了位移（s）为38.6万千米，所以我们只需要知道速度（v）就可以利用公式t=s/v求出时间（t）了吗？这个想法是对的，但是人毕竟不是机器人，骑行过程中的体力消耗会导致速度不能保持稳定，所以我们不采用这个方法。我们从能量守恒的角度去考虑这个事情——人踩自行车输出的总能量（W人）和从地球到月亮克服引力所做的功（W引力）相等，即W人=W引力。借助于能量（W）、功率（p）和时间（t）之间的关系：t=W/p，我们把人骑自行车的输出功率记为P人，我们可以求出时间t=W人/P人=W引力/P人

人骑自行车的输出功率是多少呢？环法自行车赛的自行车手每天骑行6小时，他们骑行的平均输出功率为200J/s，我们采用这个功率作为人的输出功率。引力所做的功等于引力在引力方向上的位移积分。两个物体，一个质量为M，另一个质量为m，两者的距离为r，它们之间的引力为：F=GMm/r2。所以，地球对人的引力为F地=GM地m/r2（G为引力常数、人的质量m定为75kg、M地为地球质量，r为人与地心的距离）。引力做的功用积分计算：W引力=f地dr。但这个式子忽略了月球对人的引力，实际上月球对人的引力F月=GM月m/（R-r）2（M月为月球质量，R为地心与月心的距离），方向与地球对人的引力方向相反。所以人受到的总引力为F总=GM地m/r2-GM月m/（R-r）2，人所做的总功为W引力=f1dr。至此，我们便可以利用t=W引力/P人求出时间。

地球对人的吸引力会随着人与地心的距离的增大而变化的情况。一开始引力阻碍自行车的前进，随着距离越大，引力逐渐变小，到了后面引力改变方向其值也变为负数，反而起到了拉动自行车前进的作用。当人接近月亮表面的时候，就会在月亮上空发生自由落体现象。

经过计算，得出的时间为267天。这也就意味着，当你造出这样的“自行车道”和“登月自行车”的时候，一个环法自行车赛的自行车手经过昼夜不停267天的骑行，将会到达月球。这个时间看起来，好像也不算太久。如果每天骑行6小时，大概3年就可以到达月球！