火箭能够飞出地球,主要的原因是因为它有强大的动力。于是有人问了,如果火箭的速度不够,方向一直向上飞,可以脱离地球吗?听起似乎是可以,但是好像哪里有点不对。
既然火箭的速度已经不够,那么它又如何做到向上飞呢?既然能够坚持向上飞,那就意味着这个速度不够指的是在第一宇宙速度之上的速度,既然能达到这个速度毫无疑问是能飞出去。
我们先来解释一下什么叫做第一宇宙速度,很简单那就是卫星绕地球旋转的那个速度,而通过科研人员计算,这个速度值是7.9 千米/秒。为什么会有这个玩意呢,主要就是因为有地球有引力!而这个引力的表现形式就是当你像天空抛一物体时,物体会成曲线下落,并且不会掉落在原地,这就是地球带来的曲线加速度,这就是引力的表现形式。
而拆分,它的另一种表达就是没有达到这个速度,就单纯慢慢飞,但是动力不停止,动力方向一直向上,这样能否飞的出去呢?答案是不能的,根据上面的解释,如果达不到上述的速度飞行,即使方向向上,但是它并不会真的向上,其实它会做曲线运动,而即使一直有动力,但是动力一直达不到,这样的话其实就是向下落的过程,最终的结果就是坠向地心,它是无法突破大气层的。所以要想脱离地球,火箭一定要具有最小速度,而这个最小速度就是要达到第一宇宙速度。
只要推重比够高发动机够强,火箭就是头朝下飞也能把地球穿个窟窿然后飞向太空,毕竟地球是个球形
我小时候看地球仪一直纳闷为什么美国人没掉到地球外面,因为看上去美国差不多在中国的下面,知道后来学到了牛顿的万有引力才知道了是地心产生的引力把我们牢牢“吸附”在地球上。
牛顿计算出了飞出地球所需要的速度,也就是第一宇宙速度7.9km/s,飞行器达到这个速度后就能飞出地球成为地球的一个人造卫星,从牛顿算出这个速度开始,几百年后人类的航天器才达到了这个速度。
现在人类主要还是用火箭往返太空,其实火箭飞出地球和我们平常骑自行车上坡一样,都是把速度提到最快然后一鼓作气冲上去,没有谁骑自行车上陡坡是半坡起步蹬上去的。同样的道理如果火箭的初始速度不够快又想飞出地球,那么就需要发动机持续不断的对抗地球引力,持续不断的提供强大推力,如果真有这种变态的大推力发动机,其速度早就超过了7.9km/s,又何苦低速航天?
只要发动机够强大,持续不断的抵抗地球引力,就是1m/s火箭也能离开地球,但是所需要的燃料也是海量的。
现在火箭飞出地球并不是垂直向上飞的,而是用最快的速度突破大气层最稠密的部分然后再叠加地球自转速度飞到太空达到节省燃料的目的。
如果火箭的速度不够,一直向上飞可以脱离地球吗?为什么?
无论是理论上还是实际操作上,只要不断向上飞(推重比已经超过1),即使如蜗牛爬的速度,仍然能脱离地球的引力范围,这完全不存在任何问题!
那为什么我们现在的火箭不采取这种模式而非得越造越大呢?其实这完全是因为我们的火箭燃料部经烧造成,专业一点就是比冲不够!因此必须在火箭燃料烧完之前尽可能达到最快的速度和尽量爬出低空大气米密集的区域!因此火箭的法身轨道与方向都会有一些要求:
地球的自转方向是自西向东,在赤道地区的线速度约为465M/S,因此我们在发射火箭时一般都是向东南方向发射(北半球),因为可以叠加地球自转的速度,但高维度地区发射的东南方向会有一个角度,只要知道角度我们就可以求出发射位置朝发射方向所获得地球自转助力加速!
我们可以根据以上公式求得地球环绕速度为7.9KM,如果有地球增速的0.45千米的话,那么火箭只要完成的7.45KM即可,尽管看起来似乎并不大,但却可以节省不少的燃料,因此您只要去查卫星轨道即可发现,绝大部分卫星的运行反向是和地球自转方向一致的!
卫星发射的速度与轨道之间的哦关系,如果超过11.2的话即脱离地球的引力范围,假如要向月球发射飞船或者探测器的话,必须要达到这个速度!
从卫星运行的角度来看,它能保持轨道也仅仅是卫星运行的速度所产生的离心力与地球对它的引力相等而已!,因此只要卫星能向上飞,那么其向上的力就大于地球对卫星的引力,所以卫星是可以脱离地球引力范围的!
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