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為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

導語

1969年美國成功完成阿波羅登月計劃,然而這一過程一直是個巨大的謎團,即使到了21世紀,阿波羅計劃仍然有不少未解之謎。

當時登月是美國霸權展示實力的重要舉措,然而人們在這期間發現一個有趣的現象,那就是:“為什麼火箭飛出去的時候沒事,但飛船回來就要燃燒呢?”

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

其實,這與速度有着密切的關系。

飛船回來是要減速,若是沒有任何辦法,光靠大氣層摩擦力将會有驚人的熱量,甚至會炸毀飛船。

而火箭飛出去就不一樣了,大部分的速度都是拿來抵消地球引力的,它們是逃不出太陽引力範圍的,是以很多人都會好奇火箭的飛出去的速度是多快,哪些太陽系小夥伴也有着這種速度呢?

飛船回來要減速。

從地球飛出太空很簡單,隻要夠快就行了。

然而飛船回來就沒這麼簡單了,速度太快也是會死人的。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

飛行器要飛出地球,需要達到第一宇宙速度,再往外飛,速度就沒那麼重要了——隻要逃出地球引力範圍就行了。

而為了讓飛船最後能進入月球軌道,它必須有足夠的線速度——也就是軌道速度。

為了能在回到地球的過程中,能夠在美國所在的區域降落,最後還想活着,飛船必須再慢下來,是以飛船飛回地球時還要慢下來。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

有些人會問,為什麼不直接好好調整一下飛船的速度呢?

為什麼要回地球的時候用火箭來減速呢?

這是因為,人類目前所能制造的動力都無法達到好好慢慢減速的效果,而且人類制造的動力太重了,為了能飛出去,人們還是決定怎麼省就怎麼省。

在火箭減速着回來的過程中,最後火箭隻能把火箭最上方的飛船部分丢掉,剩下就是洋芋蛋糕狀的傳回艙。

為了使傳回艙不會燒糊,人們還設計了将耐高溫的屁股朝火箭噴氣,利用火箭向後推的力來減速,不需要主動填上伸手黨的燃料。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

這樣一來,反而大大減輕了火箭的重量,也省了一大筆燃料錢。

回到地球後,飛船還要經過幾次再入大氣層的過程,這些過程還大大地改變了飛船回到地球的速度。

減速的過程其實就是将速度轉化為熱量。

飛船在減速的過程中,感到身體有點熱,這是因為飛船又快又熱,它和大氣分子摩擦時,摩擦會産生熱量,産生的熱量就會被分子帶走。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

這樣一來,飛船的速度就減弱了。

飛行器回到地球所必須經過的三次再入大氣層的過程叫做“再入過程”。

飛船飛向地球的時候,會和大氣層摩擦産生很多熱量,這些熱量會造成飛船表面的溫度不斷升高,這個溫度非常高,想要抵消它,就得拿出很多燃料,如果燃料用完了,飛船就完蛋了。

是以,飛船的外表有着很厚的熱層保護,用來防止高溫。

當飛船離開地球重返太空時,大氣層摩擦力突然消失,就會造成一個很大的加速度對飛船産生作用,飛船此時的速度太快,很容易飛到很遠的地方。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

飛船離開太空,再扔掉外面那層熱保護,速度減掉一大半之後,就隻用開門把飛船放出來,飛船就能降回地球。

當飛船被放出來的時候,也就是當飛船隻剩下飛船部分的時候,速度已經比之前快了許多,足足快了一倍還多。

火箭飛出去的速度有多快?

人們為了能把飛船飛出地球,制造了很大的火箭,火箭還有噴氣動力,就算重得好幾噸照樣能飛,是以其實主要還是靠火箭本身,不過火箭本身也重,人們還是決定再裝一點燃料。縱使如此,人們還是希望火箭飛出去的時候速度越快越好,因為這樣一來,火箭飛出去的痛苦就少了,火箭也就掉的痛快。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

為了提前知道這個速度是多少,人們做了很多計算,結果計算出來的速度是當時人們所能掌握的最快速度的一半。

這個速度又被稱為“第二宇宙速度”。

人們發現,如果飛船想離開地球,那麼飛船必須在飛行器所能抵達的最小高度處以最大速度飛行,這樣才能盡量少的浪費燃料。

計算出來的這個速度還有一個非常有意思的性質,就是:假設有一根不受空氣摩擦力阻礙的軌道,若是讓一枚火箭保持這個速度飛行,那麼當火箭逃出地球引力範圍,就會朝着太陽飛去,并且會飛到一定的距離後停下來,不會再飛了。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

這個距離和地球的軌道半徑差不多,是以飛到這個距離的時候,人們就能收回飛船了,不用再工作。

要讓火箭回來的話,主要就是要減速。

火箭用的就是發動機,發動機的工作方式實際上就是向後噴氣。

火箭噴出的氣體非常熱,沖擊頭都能蒸蒸燒,是以飛船回來的時候,不用設定大型刹車,隻用告訴飛船頭部的發動機多用一會兒就行了。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

然而,發動機都是需要燃料的,它能用多久就要看它有多少燃料。

如果燃料用完了,飛船還沒回來,這可怎麼辦呢?

當然是用别的辦法減速:向前開。

是以,飛船回來一段時間後,科學家會根據飛船的速度和位置,計算出飛船還要飛多長時間,然後推算出飛船還有多少燃料。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

當聽說還有燃料的時候,人們都欣喜若狂,因為那些能力不足、不用動力的部分都不需要再扔了,這樣一來,飛船就又輕又快了。

帶着什麼速度的飛船一路向前呢?

第一,螺旋星飛船:螺旋星是白矮星的一種,它們的半徑很小,但是品質又大,是以表面引力還是很大的,這種星球比較容易把星球附近的百事都吃掉,吃飽之後就開始放屁氣射粒子。

這些氣射粒子和白矮星的引力之前就會産生一些奇怪的現象,比如:當氣射粒子的速度低的時候,就會想要往外飛,但是又被白矮星的引力吸住,最終靜靜地待在原地,不會再飛了;

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

當氣射粒子的速度很快的時候,它們反而能逃脫白矮星的引力,進而逃到更遠的地方。

因為白矮星不斷的有氣射粒子飛出來,是以它的周圍有着一個氣體雲,這個氣體雲就不同了,它既有低速的氣體,也有高速的氣體,這些速度不同的氣體之間有着不同的落腳點,這些落腳點就形成了螺旋形狀。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

雖然螺旋星是從氣射粒子的速度來命名的,但是它們在低速氣體上的表現跟通俗螺旋不同,旋轉的比較快。

氣體從螺旋星周圍飛出去的速度大約是它的聲速,約為300公裡/秒,而高速氣體更厲害。

它們的速度甚至有太陽的一半,有的甚至曾經達到99.95%的光速。

第二,金星:金星和地球相似,是以從金星那裡飛到地球,飛船大概隻能飛個一兩年,這還不算飛船能不能飛的很快,如果飛船離開金星,速度太快,就有可能飛的更遠。

然而它離不開太陽引力範圍,是以太陽和金星組合成的這個行星-太陽系小夥伴一直處在親密的關系中。

結語

由此可見,許多行星和人類的宇宙飛船一樣,需要走的很快,當然,更多的飛船又比人類的飛船走的快多了。

比如人們目前最清楚的一個外太空客戶,哈雷彗星,它的速度大約為每秒54公裡,大約是地球的十幾倍,哈雷彗星也比地球走的快,大約隻需76年就能繞太陽一圈。

為什麼火箭飛出去的時候沒事,飛船回來就要燃燒呢?關鍵在于速度

其實,哈雷彗星還是滞留在太陽系外圈的,還有一些行星和小行星,它們的速度更快,更厲害的,還有一些行星,它們不僅飛的很快,還能跑的很遠,是以,宇宙還隐藏着很多我們不知道的秘密,一切都需要人們去推敲探究。