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  • 1 # 使用者815054395637

    太空中沒有空氣,並不是就沒有了反作用力,只不過與地球上取得的反作用力方式稍有不同而已。

    反作用力是與“作用力”相對,大小相等、方向相反的力。

    在地球上,有摩擦力和阻力,因此要移動一個物體,就要克服這兩個力,所花費的能量就需要更大。在太空中,沒有空氣阻力和摩擦力,因此只需要花費較小的動力,就能夠獲得更大的推力。

    人或動物走路,是透過腳向後蹬地獲得反作用力,就會往前移動;就是你坐在椅子上,要起身,也是需要一個向下的力才能夠站起來。

    汽車透過動力系統,帶動輪胎旋轉與地面的摩擦,往後面推地,使汽車前行。在行進過程中需要克服摩擦力和空氣阻力,因此動力的相當一部分會消耗在這上面。

    輪船在水中航行,依靠動力驅動螺旋槳,把水往後面推,輪船就往前走,這也是利用反作用力。但由於輪船是陷在水裡前進,水的阻力很大,航速就很難提升。

    飛機在空中,螺旋槳飛機是往後面推空氣,獲得反作用力前行,而噴氣式飛機是靠噴出氣流的反衝作用來獲得反作用力的。由於飛機只要克服空氣的阻力,這比克服地面摩擦力和水的阻力小多了,因此飛機飛得很快。

    子彈炮彈導彈高速飛行,也是依靠火藥或者燃料燃燒,高速往後面噴射氣體,獲得反衝力,推動自己前行。

    我們可以看出,在地球上所有的運動都是透過反作用力進行的。

    到了太空,沒有空氣了,但透過向後面噴射氣體,使太空飛行器獲得反衝力,這依然是靠反作用力飛行。

    到了太空,空氣稀薄,甚至處於相對真空狀態,這時候的空氣動力學就不起作用了,因此螺旋槳類的發動機就不起作用了,因為沒有什麼可攪動的,無法靠推動空氣產生反作用力。

    但透過反衝力產生反作用力,這種力並沒有消失,與真空不真空沒啥關係。

    而且太空各種阻力都消失了,因此飛行器噴出的氣體所做的功效率就很高,只要很小的力就能夠推動飛行器快速飛行。

    太空飛船絕大多數時間都是依靠慣性飛行,只是在提速和姿態調整時才會啟動發動機,往外噴氣,飛船會隨著噴氣的反方向做出調整。

    噴出的氣體往後,飛船就往前加速;往左,飛船就會往右調整。以此類推,這就是反作用力的體現。

    但有一點必須說明,燃燒是需要氧氣的,沒有氧氣,化學燃料是無法燃燒的。

    現在的航空器和航天器主要採用的都是化學燃料。在地球上所有的發動機都可以在空氣中吸取氧氣來助燃,而航天器一旦脫離大氣層,就在相對真空中執行,太空中沒有氧氣,就必須自帶氧來解決。

    要帶很多氧氣上天是不現實的,於是人類就發明了氧化劑。火箭發動機是航天專用發動機,是利用衝量原理,自帶推進劑,不依賴外界空氣的噴氣發動機。

    這種發動級與飛機發動機的原理是一樣的,主要區別就是一個需要空氣,一個不需要空氣。

    火箭發動機是透過泵或者高壓氣體使氧化劑和燃料分別進入燃燒室,兩種推進劑成分在燃燒室混合並燃燒,使之變成高速噴射流產生推力。

    推進劑有固體或液體推進劑(由氧化劑和燃料組成)兩種,在燃燒室中高壓(10-200 bar)燃燒產生燃氣。

    在太空航行中,一般用於調姿發動機就叫反作用控制系統,就是用於調整飛行器的方向和姿態。

    這種反作用控制系統有冷氣射流姿控發動機和熱燃氣射流姿控發動機兩種。

    熱燃氣射流發動機就是上面說的火箭發動機,而冷氣射流姿控發動機使用的是壓縮氣體,不需要燃燒。一般使用氮氣為工質,由充氣開關、高壓氣瓶、點爆閥、減壓器、電磁閥和推力室組成。

    我們在觀看影視看到的飛船飛行過程,船體兩側或前後間歇式噴射氣體,就是冷氣射流調姿發動機在工作。

    火箭發動機的燃料目前主要還是採用化學染料,隨著科學的進步,以後會有越來越先進的發動機,如等離子發動機、核聚變發動機、光帆等,甚至在未來很可能實現反物質發發動機驅動,這樣航天器就能夠獲得更大更持久的推力,飛向更遙遠的深空。

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