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当没有大气,火箭该如何在太空中启动呢?科学家:牛顿三定律实现

当没有大气,火箭该如何在太空中启动呢?科学家:牛顿三定律实现

我们在地球上可以做的事情很多,想当然。同样的事情在Tai 空很难做到,比如重力带来的一切。重力使这些事情成为可能:行走和控制你的身体向一个固定的方向移动。当我们走错方向的时候,可能会撞到什么东西,所以我们会做出反应,改变方向。飞机通过推动周围的空气体来改变方向,但当周围是无尽的虚无时,什么能让飞船推动来控制自己?

还记得学校里学的那些牛顿力学定律吗?我们将需要在头脑中更新这些物理基本定律,因为它们关系到对以下事情的理解——火箭如何在外太空运动、翻转、选择固定的运动方向空。

牛顿第一定律:当所有物体不受外力作用时,总是保持匀速直线运动或静止状态。

牛顿第二定律:物体的加速度与外力对物体的合力成正比,加速度的方向与合力的方向相同。(加速度是用来描述速度的方向和大小的物理量。)

牛顿第三定律:两个物体之间的力是相互的。最好的例子就是牛顿的摆球。

火箭与牛顿第一定律

火箭只要进入Tai 空,就不会受到任何拉力——飞机要应对的拉力。所以,如果关闭发动机,根据牛顿第一定律,飞船Tai 空在惯性作用下,会继续以发动机还在启动时的速度滑行。除非它被一个外来物体(可以提供定律中所说的“力”)击中,或者接近一个可以为它提供重力的星球,否则它会以原来的方向速度行进。

火箭与牛顿第三定律

当我们想到在一个表面上施加一个力来引导运动方向的例子时,我们经常会看到这个定律的应用。火箭使用能够产生高压气体的燃料来推动自己前进。与火箭运动方向相反的废气推动火箭前进,因为废气(向外)施加的力在相反方向上的力相等。

所以,如果飞船要左转,飞船右侧的推进器需要点火。其实在Tai 空比在普通大气层更容易控制飞船。当燃料废气离开航天器发动机时,它肯定会将周围的气体推开。这会消耗火箭的一些能量。在Tai 空中,燃油废气会自由逸出。

但是,这种能产生废气驱动火箭的燃料,也需要氧气来燃烧。我们已经说过,真空的Tai 空中没有氧。那么我们如何点燃燃料呢?

氧化剂和其他复杂的原料

火箭在飞行过程中也需要携带氧气空。在火箭发动机中,燃料和氧化剂在燃烧室中燃烧,产生从航天器尾部释放的高热气体,为其前进提供所需的巨大推力。然而,请想象一下在长途任务中携带几个沉重的氧气罐——这是一个巨大的负荷。幸运的是,一些火箭燃料已经发展到无氧燃烧,如肼。当暴露在合适的催化环境中时,肼分解成氨、氮和氢。

我想,很明显,亲爱的牛顿不仅仅是在科学课上创造了这些定律来折磨你!没有这些物理学的基本定理,我们就无法计算出泰空之旅中的所有数据,决定如何在宇宙中控制飞船。感谢艾萨克·牛顿!

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.Rujuta Pradhan- sciabc

问问天文学家(康奈尔大学)

联合大学

麦考利荣誉学院(纽约城市大学)

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