飞船在太空不靠空气动力学,是如何获得速度的?真相来了!
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我们知道太空中是不存在真空的说法的。太空也有看不到的物质,而我们定义的“真空”是指没有任何东西的存在。不过,太空中是不存在大气成分罢了。
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飞船中在太空中如何前进?可以利用动量守恒定律来解决。根据动量守恒原理,飞船在太空中可以借助“火箭喷发升空”原理来获得动力源。
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假如我们把整个飞船(包括动力源装置)当作一个不受外力影响有系统,根据动量守恒,飞船系统的总动量保持不变。用表达式可表示为:
Δp1=-Δp2或 Δp1+Δp2=0
(Δp1为动力源喷发物质动量的改变,Δp2为飞船本体包括动力装置动量的改变)
假设飞船本体中动力喷发装置(类似于火箭喷发系统)喷发物质质量为m1,它向后喷发物质的速度为v1,根据动量表达式
p1=m1*v1
假设飞船本体包括动力装置(除去正在喷发的物质)的总质量为m2,它的速度为v2,根据动量表达式,同样得到:
p2=m2*v2
根据动量守恒定律表达式:Δp1=-Δp2,飞船在喷发物质相反方向,以同等动量发生改变。
Δp1=-Δp2
代入质量和速度,即:
m1*v1=m2*-v2
可以看到,喷发物质速度v1和飞船速度v2大小成正比关系,而方向与喷发物质速度方向相反(在物理学中,负号一般指与参照物方向相反)。
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也就是说,要想飞船获得足够的速度,喷发物质的喷发速度也要足够多的速度。这也火箭发射原理是一样的。目前各航天大国都在努力发展大推力火箭技术,也正是基于这个原理。一个国家的火箭开发技术的高低,基本可以看出这个国家航空领域的高低。
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好消息是,我国重型运载火箭研制工作已正式启动先期关键技术攻关、方案深化论证,目前火箭发动机技术攻关已取得突破性进展。
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