为什么许多彗星和小行星不断地在太阳系中移动,而宇宙飞船却需要
为什么许多彗星和小行星在一次宇宙事件/后从母体中脱离出来后,仍在太阳系中运动(几个世纪了)?但是航天飞机的飞行将需要不断的燃料供应来保持轨道和速度。确
解答动态
你的假设是错误的。
太空船(一旦它逃离地球)也将继续飞行-事实上它将只需要燃料来改变它的轨迹和速度,而不受其他物体的引力影响。
如果你有一艘载人飞船,你将需要足够的燃料或动力来维持生命,并且需要储备燃料在你的目的地机动,但在中间有大量的滑行,伴随着微小的姿态调整。例如,看毅力的过程信息:
巡航发射后不久,宇宙飞船从火箭上分离后,这个阶段就开始了。飞船以每小时约24600英里(每小时约39600公里)的速度离开地球。火星之旅将耗时约7个月,行程约3亿英里(4.8亿公里)。在这段旅程中,工程师们有好几个机会来调整飞船的飞行轨迹,以确保它的速度和方向最适合到达火星上的杰泽罗陨石坑。第一次调整飞船的飞行路径是在发射后15天左右。
飞船将在没有燃料的情况下,像彗星或小行星一样在轨道上飞行。例外情况是,低轨道航天器受到大气层上部边缘的影响,每隔几个月就需要一次轻微的提升。
航天器需要燃料来改变航向或从地面飞入太空并返回。通常情况下,他们只运行发动机几分钟,然后滑行数月或数年。彗星、小行星和行星的方向其实变化不大,除非它们经过有足够引力的物体时(航天器经常这样做是为了节省燃料)。
如果物体上没有力,那么牛顿第一定律告诉我们,静止的物体将保持静止,而运动的物体将保持静止移动。因此,一颗移动的彗星或小行星不断地移动。
当物体上有力时,牛顿第二定律基本上告诉我们物体会加速、减速和/或改变方向。火箭利用这一点在任务开始时加速,改变方向修正航向,并在目的地减速。它们需要燃料来完成这三件事;然而,大多数时候它们只是像彗星和小行星一样滑行。
太阳、行星和卫星的引力是其他可以作用于太空物体的力。然而,空间中的重力通常很弱,所以它的影响是逐渐发生的。物体将缓慢地加速、减速和/或改变方向,形成一条弯曲的路径。但是,重力使空间中的物体完全停止并不是重力所能做到的。因此,正在运动的彗星、小行星和航天器将保持运动,尽管它们是沿着重力产生的弯曲路径运动的。火箭燃料是使航天器进入运动、修正航向和在目的地减速所需要的,但在大部分飞行过程中,当航天器滑行时,不需要燃料。
正如其他答案所说,它们不需要为了保持速度而需要燃料。 回到16世纪,牛顿发现了与观测相符的物体运动的数学,特别是在没有摩擦力的空间中物体的运动。我们称之为牛顿运动定律。
牛顿第一定律是,你只需要施加一个力来改变你的速度,而不是以同样的速度继续。
那么,探索太阳系的航天器为什么需要任何类型的推进器呢?问题是你能多准确地开始你的轨迹。到达那里所需的准确度是无法测量的。因此,需要对路线进行一些修正。。它们通常很小,但它们总是会发生的。但是离子推进器和VASIMR之类的东西呢,它们应该可以加速绕太阳系的飞行?问题的关键部分是“加速”;。你只需输入一个大的加速度,然后让你的飞船基本上一直滑行到目的地,只是稍微调整一下轨迹。这就是我们迄今为止所做的。
我们正在发现和开发一系列的推进器技术,尽管它们可以在不需要太多燃料的情况下长时间使用非常小的力。它们已经被用于卫星的高度调整,在卫星上,来自外层大气的微小摩擦会慢慢降低它们的轨道。长途航行的想法是,长时间连续施加一个小的力,最终可以使你达到比单次强大的加速所能达到的更高的速度。一辆法拉利在4s内使劲加速可以达到60英里/小时。你祖母的小掀背车加速要慢得多,但如果你给它足够长的时间,它可以舒服地达到100英里每小时。这会让你更快地到达目的地。当然,太空中没有刹车,所以下半段的旅程是引擎向相反方向推动同样的量来减慢你的速度。那么广阔的空间呢?这应该是非常准确的。他们使用相同的原理,施加连续的力使他们更快到达那里。你会注意到宇宙飞船端对端的翻转,它们的排气羽流通常与它们要去的方向相反,因为它们在到达那里的减速部分。
更有趣的是,它们(虚构的)驱动力也解决了太空旅行的一个标准问题——你如何处理没有重力的问题。我们的身体不能很好地处理这个问题,国际空间站有一系列复杂的锻炼系统。一个常见的建议是使宇宙飞船旋转以产生一个相当于重力的向心力。你会在所有有环形空间站的科幻电影里看到这一点。(顺便说一句,他们最常犯的错误是,戒指的外表面是地板。你经常看到里面有窗户,人们往外看。不)这里的问题是,从旋转的船上修正航向在数学上是很困难的,不过还有另一个选择。重力只是一种力。如果你不停地运行推进器以提供1G的加速度,那么它会感觉像是家一样,而飞船的后部也会“下沉”;。我们还没有一个推进器可以做到这一点,并保持一个可接受的燃料消耗,但科学的一部分,这是健全的。正是这种驱动力的存在使它成为了科幻小说。具有讽刺意味的是,广袤空间错的并不是有重力的事实,而是让物体漂浮,好像没有重力一样!
空间大部分是空的,因此在太空船遇到轨道体之前,没有任何东西可以阻止或减慢它。就像在真空中扔球。它没有理由停下来。在正确的轨道上,太空船可以永远航行(“滑行”)。在太空中,你只需要燃料来改变你的速度。这也是为什么太空船的“里程”被称为“delta-v”的原因,即用剩余的燃料储备可以实现的总速度变化。宇宙飞船只需要燃料进行初始发射、航向修正和在目的地减速。
似乎是两个主要因素。
人造宇宙飞船通常在非常低的高度轨道上飞行,通常在那里仍然有明显的大气阻力。这些小行星的轨道要大得多,通常围绕太阳运行,从来不会离行星太近,速度也不会太快。以旅行者号探测器为例。
此外,小行星和小行星可能质量更大,密度更大,弹道系数更高。- End
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