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火箭需要多少速度,才能进入太空

2023-09-22 11:33:54 0

英国物理学家牛顿,当年在研究万有引力和天体运行时发现,如果一颗炮弹的飞行速度达到了7.9km/s,那么它就能摆脱地心引力进入环绕地球的轨道,变成绕地球公转的一颗人造卫星。而地球上的一切之所以能依附于地表不会飞到天上,也只是因为地心引力把所有物体都吸附在了地表而已,理论上只要超过7.9km/s也就是第

英国物理学家牛顿,当年在研究万有引力和天体运行时发现,如果一颗炮弹的飞行速度达到了7.9km/s,那么它就能摆脱地心引力进入环绕地球的轨道,变成绕地球公转的一颗人造卫星。

而地球上的一切之所以能依附于地表不会飞到天上,也只是因为地心引力把所有物体都吸附在了地表而已,理论上只要超过7.9km/s也就是第一宇宙速度,地球上所有东西都能离开地球进入太空,就比如目前的运载火箭。

但如果火箭的速度降低到每秒1米,它还能摆脱地球引力进入太空吗?

答案是完全可以

因为目前火箭的高速完全是由推进方式和燃料决定的,本质上都是为了在最短的时间内获得最快的加速度,并且在燃料耗尽之前就靠这个速度冲出地球,因此对于目前的化学动力火箭来说,7.9km/s是一个必须达到的速度。

但如果未来人类掌握了反重力,或者说是建成了太空电梯,那么每秒一米的匀速直线上升就能实现了,长期对抗地心引力也就没问题了,这种情况下火箭如果采用反重力推进,完全能缓慢上升到太空,并且里面的人还不用承受加速度。

就算没有反重力,未来只要发动机够强大推重比够高,运载火箭也能以一个相当低的速度长时间对抗地心引力最终进入太空,甚至如果火箭足够坚硬,就是头朝下飞也能把地球穿个窟窿然后飞向太空,毕竟地球是个球形。

总而言之

现在人类主要还是用火箭往返太空,其实火箭飞出地球和我们平常骑自行车上坡一样,都是把速度提到最快然后一鼓作气冲上去,没有谁骑自行车上陡坡是半坡起步蹬上去的。

同样的道理如果火箭的初始速度不够快又想飞出地球,那么就需要发动机持续不断的对抗地球引力,持续不断的提供强大推力,如果真有这种变态的大推力发动机,其速度早就超过7.9km/s,又何苦低速航天?

只要发动机够强大,持续不断的抵抗地球引力,就是1m/s火箭也能离开地球,但是所需要的燃料也是海量的。

在电影《流浪地球2》中,人类文明其实已经抛弃了化学动力火箭,往返太空的主要手段变成了高耸入云的太空电梯,但在影片中我们也能清楚看见,太空电梯的上升和下降也都还是很高的速度,里面的乘客也得穿抗压服,我们想象中的以每秒一米的速度缓缓升上太空的画面并没有出现。

这是为什么呢?

答案是从地表到太空的距离实在是太长了,以100km高度的卡门线为地球和太空的分界线的话,每秒一米的太空电梯需要10万秒才能从地表进入太空,10万秒是27.78小时,也就是说要一天多时间才能进入太空,这种低速是不可被接受的。

所以未来真正的太空电梯出现后,速度也不可能是每秒一米的低速航天模式,更准确来说应该是维持一个匀速上升的状态,让里面的人不需要承受太大的加速度,同时也能尽快进入太空失重环境。

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