骑自行车到月球需要多长时间？24小时不停仅需267天

　　美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗成为第一个登上月球表面的人，现在迎来了“阿波罗11号”宇航员登月50周年纪念日，尽管50年过去了，但是人类成功登陆月球仍是一件非常奇妙、充满神秘感的事情。

　　正如约翰·肯尼迪总统所说的那样，我们做这些事情不是因为它们非常容易，而是因为它们很难!专家们也脑洞大开提出一些很好的物理问题，比如让大家计算一下从地球骑车前往月球需要多长时间?

　　让我们先解决一些实际问题吧!很显然，如果从地球骑车到月球，我们需要在地球和月球之间架起一条超级缆绳，如果你选择接受这个任务，你将骑行一辆漂亮的白色NASA自行车，这辆自行车具有特殊车轮，可沿着缆绳向前行驶(假设自行车摩擦力没有能量损失)，而且基于车轮和缆绳的特殊设计，车轮只朝一个方向滚动，所以如果你停下来休息时，是不会从空中摔下来。

　　需要说明的是，这个“月球骑行计划”并不适用于阿波罗任务，1961年，美国总统肯尼迪在国会会议上宣称，十年之内实现人类登陆月球!1969年7月，“阿波罗11号”飞船仅用了4天便成功登陆月球，但是骑自行车到达月球可能没有这么快。

　　从地面出发!

　　在月球骑行计划开始之前，我们需要一些真实数据，首先，地球距离月球有多远?由于月球环绕地球的轨道并不是完美的圆形，所以没有一个准确的答案，我们用地月平均距离24万英里(38.4万公里)进行计算。

　　现在，你可能会想，一个人能够每小时骑车行进15英里，这样就可以计算从地球到月球的旅行时间了，不!你可能在平坦路面上以时速15英里行驶，但骑自行车到月球却完全不同，你将会像爬坡一样，一直向上行驶。

　　之后距离计算是一件很复杂的事情，当你离地球越远，地球引力就会不断减小，每天同样的努力会让你行驶得更远，最终当你距离月球很近的时间，就会变成一段“下坡路”，你可以滑行。

　　所以我们不能用速度来计算骑行至月球的时间，阿兰是将人们的体能输出量进行计算，如果你是一位环法自行车手，你可能每天骑行6小时会产生200瓦电能。接下来，我们要计算出骑着自行车从地球至月球的最短距离——Δy，引力场强度单位为g(牛顿/克)，引力势能值(ΔUG)计算公式如下。

　　在这个计算公式中，m是人体体重(以公斤为单位)，由于体能输出量(P)是能量除以时间变化量的相应数值，可以使用体能输出量来计算行驶所用时间(Δt)，相应的计算公式如下。

　　在这个计算公式中，m是人体体重(以公斤为单位)，由于体能输出量(P)是能量除以时间变化量的相应数值，可以使用体能输出量来计算行驶所用时间(Δt)，相应的计算公式如下。

　　为什么我要使用地月最短距离呢?很快就会搞清楚的，首先，让我们快速核对一下：假设自行车骑手平均体重为75公斤，体能输出量为200瓦，行驶过程中上升1米需要多长时间?基于这些数据，我得到的时间是3.675秒。

　　这个时间是不是太长了?如果你认为3.675秒时间爬上1米高的楼梯，的确有点慢，但是你换个角度来看，3.675秒的时间内人体体能输出量200瓦，的确这也是极限数值，因此采用这一计算公式是比较合理的。

　　挑战引力!

　　我们可以在月球旅行中做地球上相同的事情吗?问题在于g，由于地球和月球引力作用不同，走相同楼梯的体能消耗会完全不相同，随着人们离地心距离的增大，引力场作用将逐渐减弱，我们可以用以下公式计算出引力场值。

　　在这个计算公式中，如果你是空间中的那个灰点，我们可以使用右边的方程式计算出灰点的重力数值，G是万有引力常数，ME是地球质量，r是从地球核心到你的矢量。

　　但是你需要考虑到地球有引力作用，月球也存在引力，所以我们在方程式中添加另一项，假设月球的质量mm，从地球到月球的距离是r，可得出总引力场数值计算公式。

　　事实上将g数值计算为正值有失真实性，但这样就能与之前计算的地球表面数值相匹配，以下是从地球到月球引力场数值随旅行时间时间的变化曲线图。

　　程中，引力数值并不是零，但是非常小，开始的时候引力数值较大，骑行较困难，但是当你骑行达到1万英里时，地球引力只是地球表面的10%，地月平均距离是24万英里，之后的骑行速度会越来越快，当接近月球表面时就是一段下坡路了。

　　骑自行车到月球需要多长时间?“上坡路”仅需267天!

　　我们有一个引力场计算公式，可以基于人体体能输出量重复计算旅行时间，但这并不能完全代表整个旅程，当自行车骑手接近月球时，相当于走一段“下坡路”，由于引力数值减小，相应的体能输出量也减少。

　　我们计算显示从地球骑自行车到月球的“上坡路”仅需267天!这一数据令人吃惊，骑手的平均速度是37英里每小时，当然，267天必须保持24小时不间断地高强度蹬车，相反，如果你每天踏6个小时的踏板，所需的时间将是4倍——1068天，也就是说几乎需要3年时间，这一数据并不完全包含地月旅程。

　　这一计算数据并不包括最后的“下坡路”旅程呢?一个选择是停止踩踏板，你基本上会以相同的速度继续前进，直到你距离月球非常近，但此时骑行速度仍然是非常快的，一旦你到达月球表面，就会像陨石一样碰撞在月球表面，“下坡路”的速度有多快呢?

　　是的，这是一辆非常快的月球自行车，在持续骑行第258天时，你的速度将达到100米/秒，大约一周左右之后，你的骑行速度将达到1000米/秒。当引力场变得非常小的时候，骑手所有的能量都用于加速，实际上我们的计算公式存在一个错误，真实情况很可能是越来越快，我的计算公式中将所有人体的能量转化为引力势能。

　　但是当引力场较低时，真的不需要太多时间“向上”移动，所以你最终会以超快的速度结束旅程，这个计算公式未直接考虑到动能的变化，假设骑手每一步开始时速度为零，但是我仍然认为整体时间计算是合理的，毕竟很难做到非常精确，我认为宇航员还是尽可能选择火箭发射登陆月球，从地球骑自行车所需的时间太漫长，而且需要考虑的因素很多，这一旅程并不容易。

　　骑自行车到月球需要考虑的因素

　　在这项计算中，假设骑手体重是75公斤，这个数值非常小，因为它并不包括自行车的重量，如果你将骑手的总质量改为100公斤或者200公斤，旅行时间将是多少呢?如果你不吃食物，就不能骑这么长时间，基于100公斤的骑乘质量，要吃多少三明治才能到达月球?

　　为了实际从地球骑自行车抵达月球，必须建造一根钢制缆绳，很显然，地月平均距离是24万英里，这根钢制缆绳的建造成本并不低，地月系统并非持续保持静止状态，相反，它们一直处于运行旋转，并且会自转，这些因素都会改变骑车到达月球的时间。