如果太空不能发射火箭,我们的飞船怎么回来?现在看来,唯一可行的措施就是减少火箭发射过程中的太空垃圾。这里说的是海洋火箭在大多数角落,包括太空表面的作用是推进和变轨。当然,减速也属于变轨的范畴。现在连SpaceX都没能回收二级火箭。

在海上能发射火箭,那么在太空是不是也可以发射火箭?如果可以,如何发射?

在海上能发射火箭,那么在太空是不是也可以发射火箭如果可以,如何发射

如果太空不能够发射火箭,那么咱们的宇宙飞船如何回来的呢?难道是靠重力掉下来?这样子,美女宇航员王亚平杨洋可能1000年也不会掉下来火箭是利用牛顿第二第三定律来推动航天器飞行的运载工具,原理和二踢脚一样,火箭的工作物质是自带的氧化剂和还原剂,不需要额外的空气助燃,因此说,在宇宙的绝大多数角落,火箭都是可以工作的,区别就是功率大小。

这里所说的是绝大多数角落,包括太空地表海洋火箭在太空的作用就是推进和变轨,当然,减速也属于变轨范畴。目前,在太空没有装备巨型火箭,也没这个必要,毕竟每次发射都要消耗大量物质,经济上承受不了。人类目前发射探测器到月球火星金星甚至是太阳,采取的都是引力弹弓加速,而不是直接飞抵,这样子可以节省大量燃料。

在太空中火箭点火都是电子点火,当然不允许我们每次都划根火柴去点燃它,燃烧室里面灌入氧化剂和还原剂比如氢气和氧气,电子打火装置啪地一声,冒出蓝色静电火花,可以点燃混合气体了,只要持续控制氢气和氧气的输入,就可以保持持续的动力。气体阀门关闭后,动力消失,到了轨道椭圆的顶点附近,再次点燃,从而一次次将轨道推高,逐步靠近目标。

比如我国的嫦娥四号,从发射到抵达月球轨道,就花了27天,花费42亿人民币,如果直飞,需要的费用是374亿,这可以重复好几次了。探测器设计使用寿命都是几个月或者几年,这点变轨时间,还是可以忽略的。令人郁闷的是火箭推进的效率其实并不高,它需要自带大量的抛射物质,高速向后扔出来达到前进的目的,由于化学反应的速度限制,在速度达到每秒15公里以上的时候,维持一定的加速度所耗费的质量呈几何级数增加,没钱可抛了下一代推进原理装置,就需要看客们自己挖掘脑细胞了。

如果把火箭按比例缩小到100倍,能发射到太空吗?

如果把火箭按比例缩小到100倍,能发射到太空吗

要求将一个工业品做成工艺品,功能还不能少,难度就提高到了无法完成的地步。以我国某型号火箭结构为例,分为逃逸塔整流罩高空分离发动机高空逃逸发动机氧化剂箱燃烧剂箱助推器等十几个大部件。这里面有些是可以缩小的,有些则不可以缩小,比如整流罩,整流罩可以保护火箭不受气动力和气动热的影响,整流罩的材料一般为陶瓷隔热层,整流罩不会因为是小火箭而成比例的减少,因为整流罩与通过大气层的厚度和飞行速度相关。

图释白色的为整流罩此外,体积的缩小必然会增加各种测量电路控制电路的复杂程度,就连供应燃料的电磁阀都需要成比例的减小,这为制造难度增加了好几个量级。从力学角度考虑,如果尺度d减小为原来的1/100,燃料提供的动力增量将成比例地减小为d^3,即减小为1/1000000,而阻力只成比例地减小d^2,即减小为1/10000,阻力减小得更少,因此火箭的飞行距离必然会缩短。

还有一个雷诺数的概念,在流体力学中,这是一个无量纲数。用Re表示,Re=vd/,其中为流体的密度,v是流体的流速,d是特征长度,对于飞机可以理解成飞机的尺度,是流体的粘滞系数,雷诺数需要10^6才能保证飞机稳定起飞,如果飞机的尺度减小为原来的1/100,要想达到同样的雷诺数就需要把飞机的起飞速度提高好多倍,这也就是日常生活中经常见到玩具直升飞机,但是很少见到玩具喷气式飞机的原因,因为喷气式玩具飞机起飞更难,制造成本更高。

在土石风洞制造一个火箭模型是非常昂贵的。制造前确实需要制造一个小模型,但是等比例缩小肯定是不行的。需要通过计算设计一个相同雷诺数的小模型,然后在风洞中测试。风洞是一个可以模拟风的地方。在风洞中模拟各种模型的风后稳定性,根据试验结果可以决定是否生产样品。不仅火箭飞机,汽车也要在生产前进行风洞试验。


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