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航天器飞行时没有阻力,理论上可以一直加速,为何没有实现一直加速呢?
说的很对,但在科学上有个奇怪的现象:有时候减少燃料,反而能提高飞行器的最终速度。
道路千万条,能量守恒第一条。直接不考虑飞船能携带多少燃料,只考虑携带燃料上太空消耗的能量,以及携带燃料消耗的动能。
先看获得的能量:燃料产生的能量。
再看为了携带这些燃料需要消耗的能量:有携带燃料脱离地球引力的能量,也就是重力势能。还有燃料燃烧从喷气口喷出后保留的动能,这一项能量复杂一点,下文详细解答。
不管燃烧还是核能量,都是向后喷出物质推进飞行器。***如喷出速度是1000,当飞行器的速度达到1200时,喷出的物质其实还以200的速度向前运动。这些燃料不断没有提供能量,反而消耗能量:它们释放的能量都不足以弥补燃烧之前获得的动能!
如果燃料消耗的能量比它产生的能量还多,不带它反而飞的更快。一些低热值燃料,提供的能量比获得的重力势能还少,多带一克上太空都是浪费。
提高航天器的速度那么难,不是地球上的燃料不够,而是燃料的档次太低。所以《流浪地球》只能用核动力,烧煤是不行的(***设地球煤矿不***供应)。
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太空虽然没有阻力,但航天器需要克服地球、太阳的引力就需要很大的能量推送,加速则需要更多的能源,目前是核动力和光帆技术的的单位质量获取能量的理论较为理想,但要实现比较大的航天器的输送还有很多困难的。
提问者的意思应该是,没阻力的情况下,航天器速度应该会一直增加、速度越来越快才对呀,但为什么不是这祥呢?
我们以开车来说吧。
汽车静止时,当你踩一下油门后停止,汽车速度会从零变成比如5公里/小时,你能够滑行出去一段距离,但你会发现汽车慢慢停下来,这个时候,你需要再加一次油门才能把速度烣复到5公里/小时,再加一次油门可能可把速度加到10公里/小时,等等。
可是,***如你的汽车是在太空中行驶,即使你第一次踩油门后就停止再踩油门,汽车就可以永远、一直地以5公里/小时的速度在宇宙里行进,直到撞到什么星球或小天体上,在这之前,速度既不会降低也不会提高,直到你第二次踩下油门,速度才会提高,再踩一次油门,速度又会再次提高……。即在太空中,不做功,汽车速度不会降低,但也无法加速,只会一直匀速前进。
遗憾的是,你不可能在太空失重环境中架驶汽车。因为需要有重力使汽车轮胎与地面产生摩擦力才能前进。不过你可以把汽车换成火箭来理解这个事情。
首先一个问题,航天器在星空中飞行并非没有阻力,挖个坑,等一下记得就解释一下。第二,一直加速,你得有能量供给,而航天对质量的要求是能减就减,为了运送一千克物体上飞船,消耗的能量远超其本身重量,所以想要一直加速,能量从哪来,带太多能量能烧得久了,但是前期太重,需要加速的能量会更多,得不偿失,因此,为了更好的飞行,科学计算后,都是减负为主,注重新能源应用,比如防止电池被冻的一般***用同位素放射源,俗称辐射发热,辐射源衰减相对能量燃烧来说具有持久稳定的优点,远离地球可不用担心辐射污染。后期开始使用离子推进器,优点是重量轻,能够持久加速。但是,远离地球,需要发射信号回来,而且是没法更换的能源,因此能源是如此的珍贵,所以没有必要,不会乱使用能源或者变轨。第一个坑说一下,飞行器在空中并非全无阻力,国际空间站已经是在太空中运行,但是还是需要航天飞机定时推高其高度以维持原高度,一个道理,有阻力!阻力源有逃逸的大气,还有万有引力,运用万有引力,我们可以加速飞船,天文学叫做弹弓效应,利用天体的万有引力加速,有加速就有束缚,那就还需要能量来推进变轨逃逸天体引力。回到前面所说的,能量和质量矛盾,往往是减重,不敢乱使用转向控制器等等。
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