《連線雜誌》：24小時不停騎自行車到月球僅需267天

正如約翰·肯尼迪總統所說的那樣，我們做這些事情不是因為它們非常容易，而是因為它們很難！專家們也腦洞大開提出一些很好的物理問題，比如讓大家計算一下從地球騎車前往月球需要多長時間？

讓我們先解決一些實際問題吧！很顯然，如果從地球騎車到月球，我們需要在地球和月球之間架起一條超級纜繩，如果你選擇接受這個任務，你將騎行一輛漂亮的白色NASA自行車，這輛自行車具有特殊車輪，可沿著纜繩向前行駛（假設自行車摩擦力沒有能量損失），而且基於車輪和纜繩的特殊設計，車輪只朝一個方向滾動，所以如果你停下來休息時，是不會從空中摔下來。

需要說明的是，這個“月球騎行計劃”並不適用於阿波羅任務，1961年，美國總統肯尼迪在國會會議上宣稱，十年之內實現人類登陸月球！1969年7月，“阿波羅11號”飛船僅用了4天便成功登陸月球，但是騎自行車到達月球可能沒有這麼快。

從地面出發！

在月球騎行計劃開始之前，我們需要一些真實資料，首先，地球距離月球有多遠？由於月球環繞地球的軌道並不是完美的圓形，所以沒有一個準確的答案，我們用地月平均距離24萬英里（38.4萬公里）進行計算。

現在，你可能會想，一個人能夠每小時騎車行進15英里，這樣就可以計算從地球到月球的旅行時間了，不！你可能在平坦路面上以時速15英里行駛，但騎自行車到月球卻完全不同，你將會像爬坡一樣，一直向上行駛。

之後距離計算是一件很複雜的事情，當你離地球越遠，地球引力就會不斷減小，每天同樣的努力會讓你行駛得更遠，最終當你距離月球很近的時間，就會變成一段“下坡路”，你可以滑行。

所以我們不能用速度來計算騎行至月球的時間，阿蘭是將人們的體能輸出量進行計算，如果你是一位環法自行車手，你可能每天騎行6小時會產生200瓦電能。

接下來，我們要計算出騎著自行車從地球至月球的最短距離——Δy，引力場強度單位為g（牛頓/克），引力勢能值（ΔUG）計算公式如下。

在這個計算公式中，m是人體體重（以公斤為單位），由於體能輸出量（P）是能量除以時間變化量的相應數值，可以使用體能輸出量來計算行駛所用時間（Δt），相應的計算公式如下。

為什麼我要使用地月最短距離呢？很快就會搞清楚的，首先，讓我們快速核對一下：假設自行車騎手平均體重為75公斤，體能輸出量為200瓦，行駛過程中上升1米需要多長時間？基於這些資料，我得到的時間是3.675秒。

這個時間是不是太長了？如果你認為3.675秒時間爬上1米高的樓梯，的確有點慢，但是你換個角度來看，3.675秒的時間內人體體能輸出量200瓦，的確這也是極限數值，因此採用這一計算公式是比較合理的。

挑戰引力！

我們可以在月球旅行中做地球上相同的事情嗎？問題在於g，由於地球和月球引力作用不同，走相同樓梯的體能消耗會完全不相同，隨著人們離地心距離的增大，引力場作用將逐漸減弱，我們可以用以下公式計算出引力場值。

在這個計算公式中，如果你是空間中的那個灰點，我們可以使用右邊的方程式計算出灰點的重力數值，G是萬有引力常數，ME是地球質量，r是從地球核心到你的向量。

但是你需要考慮到地球有引力作用，月球也存在引力，所以我們在方程式中新增另一項，假設月球的質量mm，從地球到月球的距離是r，可得出總引力場數值計算公式。

事實上將g數值計算為正值有失真實性，但這樣就能與之前計算的地球表面數值相匹配，以下是從地球到月球引力場數值隨旅行時間時間的變化曲線圖。

從地球出發，引力場是9.8 N/kg，在月球表面，引力場方向相反，數值為1.6 N/kg，這也證實了月球的引力場強度大約是地球的六分之一。

在大部分月球騎行旅程中，引力數值並不是零，但是非常小，開始的時候引力數值較大，騎行較困難，但是當你騎行達到1萬英里時，地球引力只是地球表面的10%，地月平均距離是24萬英里，之後的騎行速度會越來越快，當接近月球表面時就是一段下坡路了。

騎自行車到月球需要多長時間？“上坡路”僅需267天！

我們有一個引力場計算公式，可以基於人體體能輸出量重複計算旅行時間，但這並不能完全代表整個旅程，當自行車騎手接近月球時，相當於走一段“下坡路”，由於引力數值減小，相應的體能輸出量也減少。

我們計算顯示從地球騎自行車到月球的“上坡路”僅需267天！這一資料令人吃驚，騎手的平均速度是37英里每小時，當然，267天必須保持24小時不間斷地高強度蹬車，相反，如果你每天踏6個小時的踏板，所需的時間將是4倍——1068天，也就是說幾乎需要3年時間，這一資料並不完全包含地月旅程。

這一計算資料並不包括最後的“下坡路”旅程呢？一個選擇是停止踩踏板，你基本上會以相同的速度繼續前進，直到你距離月球非常近，但此時騎行速度仍然是非常快的，一旦你到達月球表面，就會像隕石一樣碰撞在月球表面，“下坡路”的速度有多快呢？

接近月球表面時自行車的行速速度變化曲線圖

是的，這是一輛非常快的月球自行車，在持續騎行第258天時，你的速度將達到100米/秒，大約一週左右之後，你的騎行速度將達到1000米/秒。

當引力場變得非常小的時候，騎手所有的能量都用於加速，實際上我們的計算公式存在一個錯誤，真實情況很可能是越來越快，我的計算公式中將所有人體的能量轉化為引力勢能。

但是當引力場較低時，真的不需要太多時間“向上”移動，所以你最終會以超快的速度結束旅程，這個計算公式未直接考慮到動能的變化，假設騎手每一步開始時速度為零，但是我仍然認為整體時間計算是合理的，畢竟很難做到非常精確，我認為宇航員還是儘可能選擇火箭發射登陸月球，從地球騎自行車所需的時間太漫長，而且需要考慮的因素很多，這一旅程並不容易。

騎自行車到月球需要考慮的因素

在這項計算中，假設騎手體重是75公斤，這個數值非常小，因為它並不包括自行車的重量，如果你將騎手的總質量改為100公斤或者200公斤，旅行時間將是多少呢？

如果你不吃食物，就不能騎這麼長時間，基於100公斤的騎乘質量，要吃多少三明治才能到達月球？

為了實際從地球騎自行車抵達月球，必須建造一根鋼製纜繩，很顯然，地月平均距離是24萬英里，這根鋼製纜繩的建造成本並不低，地月系統並非持續保持靜止狀態，相反，它們一直處於執行旋轉，並且會自轉，這些因素都會改變騎車到達月球的時間。