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1 # 加點藍吧
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2 # 瘋彩科技
僅以當前人類掌握的技術而言,宇宙飛船在宇宙中飛行主要是慣性的作用也就是動量守恆定律的作用,因為目前人類技術飛船的燃料已經在飛船起飛加速的過程消耗的差不多了,剩下的也僅僅用以飛行姿態調整和航線調整,而不是大範圍的加速,宇宙飛船隻有在加速的過程中才是作用力與反作用力實現的。
宇宙飛船利用化學燃燒,使燃燒氣體體積急劇膨脹,噴射燃燒氣體的作用力,產生反作用力使宇宙飛船加速.像星球大戰裡面那些飛船自由地翻滾折返 是可以的,但是並非是靠飛行翼,而是靠姿態控制火箭噴口,這種噴口一般比較小,一般很難注意得到,但需要指出的是,在進入大氣層時宇宙飛船是靠慣性的彈道飛行。
利用空氣摩擦減速,而不是燃料,因為此時的燃料已經消耗殆盡了,要知道根據動量守恆定律,要使飛船靜止回到地面,所用的燃料與發射它的燃料差不多了,目前還沒有能夠帶這麼些燃料的飛船,而且有彈道飛行技術,白白消耗這些燃料也不划算。
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3 # 蛋科夫斯基
不知道題主的意思是不是指用內彈道的方式發射。一般來說,內彈道指的就是在槍管或者炮管內的運動軌跡。所以我在這裡把題主的問題理解成,能不能用軌道或者長炮管加速,讓航天器發射入軌,或者省去一級火箭。
如果地球沒有大氣層,那麼我們需要在地面將火箭用軌道加速到大約7900米每秒的速度,就可以讓它不再落下,一直環繞地球。這樣看來,只要軌道夠長,再弄個磁懸浮啥的,達成這樣的目標還是比較容易的。
但現實中我們的地球有大氣,空氣阻力非常的“玄學”,在火箭在地面達到數倍音速之後,阻力就相當大了。這時即使想在海平面高度保持兩三倍音速都很困難,速度也就在1000米每秒以內。而且在這個區間還會遇見熱障,大部分航空器都會在2.5倍音速遇見散熱問題。
所以那些導彈都要飛得高高的才可以保持高速,因為高空的大氣稀薄一些,阻力小一些。
但是這個小也是相對的。比如在距離地面5到8萬米的高度上,這裡的空氣密度已經非常小了,再往上一點就是地軌道衛星了。在這裡以我們所需要的速度飛行,還會遇到黑障,周圍的空氣會被加熱到等離子狀態從而遮蔽電磁訊號。
我們的珠穆朗瑪峰才8千米,距離8萬米還差很多。要用內彈道的方式發射衛星,那麼需要有一個高過珠穆朗瑪峰十倍的炮管軌道。很顯然目前不太現實。
在地面即使能造出來這樣的軌道炮管,那麼火箭在出膛接觸空氣的一瞬間,所遇到的阻力和撞到地面上差不多。
所以目前還沒辦法用內彈道的方式發射火箭。也許有一天我們會在珠穆朗瑪峰上搭建軌道,那還是可以省一些燃料的。
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4 # 力學Nerd王小胖
理論上,宇宙飛船從哪裡發射都可以,只要能夠達到指定的速度,或者只要動力足夠,慢慢飛也能飛出地球。所以,關鍵在於發射的經濟成本、時間成本、能量成本。
1、飛船彈道發射原理目前的飛船或者火箭發射都是採用火箭發動機作為動力來源,四周是空曠的空地。這種發射方式的一個顯著缺點就是,很大一部分的能量耗散於周圍的空氣中。如下圖所示,發射過程中,即使距離20m遠的地方,也受到火箭噴射力的影響。也就是說,很多的能量並沒有用來加速火箭。
彈道發射如同發射子彈一樣。撞針擊打子彈尾部,引爆內部火藥,子彈頭從火藥那裡獲得動能,高速向前飛行,如下圖。由於槍管是個半密封的空間,火藥爆發出來的推力,幾乎全部被用於推動子彈的高速飛行。對於發射火箭來講,同樣可以利用這樣的原理,以達到節省動力的目的。從基礎原理上來講,彈道發射火箭完全可行。
2、彈道發射經濟成本第一宇宙速度為7.9km/s,透過多級火箭發射才能夠達到。一般,單級火箭能夠達到4.5km/s的速度。想要保證彈道出口速度實現初級火箭的速度,很顯然,這個彈道超級巨大。而且,並沒有省去初級火箭。因為,依然需要初級火箭的爆發力來推動。可以確定的是,半封閉的彈道可以讓初級火箭做的儘可能地小。
就像導彈發射井一樣,這個半封閉的發射井需要具備足夠的強度,並且能夠耐高溫。這就需要大量的經費,包括研發、設計、製造、維護等等。要實現4.5km/s的高速,這個發射井的高度還需要足夠的長。這個經濟成本可以用天文數字來衡量,省下來的燃油費根本不夠。
3、彈道發射時間成本一旦類似於導彈發射井的裝置建造完成,從發射時間成本上來看,火箭依然還是那個火箭,只不過初級火箭能量可以少帶一些。整體上,並沒有縮短髮射的時間。當然,如果同樣的火箭,透過彈道發射,那麼初級火箭還沒用完的時候,就已經達到了4.5km/s。從這角度來說,時間大概能省那麼十幾分鍾。
然而,我們並不是每時每刻都在發射火箭,畢竟一枚火箭造價不菲。據統計,2016年全球火箭發射量為85次,中國發射24次,佔了27%。為了這20多次的發射,去建造一條彈道,顯然是不合適的,省下的時間成本不足以抵消經濟成本。
4、彈道發射能量成本以初級火箭為例,初級火箭脫落的速度為4.5km/s,此時火箭的動能為10125mkJ,其中m為火箭質量,假設不變。空曠的火箭發射跟彈道火箭發射相比,存在著較多的能量耗散。我們假設有一半的能量都耗散於周圍空氣中。這種情況下,彈道發射的能量每次可以省一半。但是,這省下的能量仍然不足以抵消建造的經濟成本。
5、總結從基礎原理上來講,火箭彈道發射完全可行。但是其建設的經濟成本太過巨大,不足以抵消彈道發射帶來的優點。未來,火箭發射向私家車一樣普及時,彈道發射就可以建設了。
回覆列表
彈道都是拋物線的,在大氣候範圍內進行,而且單個導彈就可完成。
航天飛船動力火箭,耍滿足三級速度配置,以衝出大氣層,把衛星等送達指定軌道。一般要有三級火箭接力推送。
如果只用一級火箭,在發射時預加速,目前還不可能。因為發動機動率仍是有限的,它比比不上液氧爆轟的能量。
只有透過三級火箭,每一級爆轟能量,逐級遞進,一級比一級功率強大,才可以脫離地球引力,衝出大氣層,送達軌道或與太空艙對接等。
2019--11--20