兄弟腆臉答一下,錯誤的地方懇請指正,輕拍。首先要講的是我把這個問題簡化成能夠用高中的物理和數學知識解答的問題。要想航天器從火星返回,首先要知道火星的第二宇宙速度,也就是擺脫火星引力所需要達到的速度。根據動能公式,一個質量為m,速度為v的物體的動能E1為
E1=0.5mv^2
根據重力勢能公式,當這個物體距行星中心距離約等於火星半徑r,重力加速度為g時,它的重力勢能E2為:
E2=mgr
而mg=GMm/r^2
可得出:E2=GMm/r
當E1-E2=0時,飛行器恰好克服行星引力逃逸,可得出:
0.5mv^2-GMm/r=0
v^2=2GM/r
v=sqr(2GM/r) ------------------->這就是火星的第二宇宙速度.
其中,G為萬有引力常量,M為火星質量.sqr()為開根號運算。
那麼,假設質量為m(返回過程中不考慮飛行器的質量變化)的火星返回飛船要在t秒內達到火星第二宇宙速度只需要算出這段時間內的加速度a,然後再乘以飛船的質量就可以得到需要的推力了。
當然,這個推力要比實際需要的推力大很多。因為飛船的質量隨著燃料的消耗是不斷的變化,而火箭的推力也是隨著高度的變化而變化,這就至少是個二重積分的問題了。再加上可以利用火星引力彈射的作用,實際的推力和燃料計算不是專業人員是很難計算準的!所以這個題我是按照高中物理考試題的方法來解答的!
兄弟腆臉答一下,錯誤的地方懇請指正,輕拍。首先要講的是我把這個問題簡化成能夠用高中的物理和數學知識解答的問題。要想航天器從火星返回,首先要知道火星的第二宇宙速度,也就是擺脫火星引力所需要達到的速度。根據動能公式,一個質量為m,速度為v的物體的動能E1為
E1=0.5mv^2
根據重力勢能公式,當這個物體距行星中心距離約等於火星半徑r,重力加速度為g時,它的重力勢能E2為:
E2=mgr
而mg=GMm/r^2
可得出:E2=GMm/r
當E1-E2=0時,飛行器恰好克服行星引力逃逸,可得出:
0.5mv^2-GMm/r=0
v^2=2GM/r
v=sqr(2GM/r) ------------------->這就是火星的第二宇宙速度.
其中,G為萬有引力常量,M為火星質量.sqr()為開根號運算。
那麼,假設質量為m(返回過程中不考慮飛行器的質量變化)的火星返回飛船要在t秒內達到火星第二宇宙速度只需要算出這段時間內的加速度a,然後再乘以飛船的質量就可以得到需要的推力了。
當然,這個推力要比實際需要的推力大很多。因為飛船的質量隨著燃料的消耗是不斷的變化,而火箭的推力也是隨著高度的變化而變化,這就至少是個二重積分的問題了。再加上可以利用火星引力彈射的作用,實際的推力和燃料計算不是專業人員是很難計算準的!所以這個題我是按照高中物理考試題的方法來解答的!