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火箭以每秒1米的速度,能擺脫地球引力,進入到太陽系空間嗎?
2023/03/10

英國物理學家牛頓,當年在研究萬有引力和天體運行時發現,如果一顆炮彈的飛行速度達到了7.9km/s,那麼它就能擺脫地心引力進入環繞地球的軌道,變成繞地球公轉的一顆人造衛星。

而地球上的一切之所以能依附于地表不會飛到天上,也只是因為地心引力把所有物體都吸附在了地表而已,理論上只要超過7.9km/s也就是第一宇宙速度,地球上所有東西都能離開地球進入太空,就比如目前的運載火箭。

但如果火箭的速度降低到每秒1米,它還能擺脫地球引力進入太空嗎?

答案是完全可以

因為目前火箭的高速完全是由推進方式和燃料決定的,本質上都是為了在最短的時間內獲得最快的加速度,并且在燃料耗盡之前就靠這個速度沖出地球,因此對于目前的化學動力火箭來說,7.9km/s是一個必須達到的速度。

但如果未來人類掌握了反重力,或者說是建成了太空電梯,那麼每秒一米的勻速直線上升就能實現了,長期對抗地心引力也就沒問題了,這種情況下火箭如果采用反重力推進,完全能緩慢上升到太空,并且里面的人還不用承受加速度。

就算沒有反重力,未來只要發動機夠強大推重比夠高,運載火箭也能以一個相當低的速度長時間對抗地心引力最終進入太空,甚至如果火箭足夠堅硬,就是頭朝下飛也能把地球穿個窟窿然后飛向太空,畢竟地球是個球形。

總而言之

現在人類主要還是用火箭往返太空,其實火箭飛出地球和我們平常騎腳踏車上坡一樣,都是把速度提到最快然后一鼓作氣沖上去,沒有誰騎腳踏車上陡坡是半坡起步蹬上去的。

同樣的道理如果火箭的初始速度不夠快又想飛出地球,那麼就需要發動機持續不斷的對抗地球引力,持續不斷的提供強大推力,如果真有這種變態的大推力發動機,其速度早就超過7. 9km/s,又何苦低速航天?

只要發動機夠強大,持續不斷的抵抗地球引力,就是1m/s火箭也能離開地球,但是所需要的燃料也是海量的。

在電影《流浪地球2》中,人類文明其實已經拋棄了化學動力火箭,往返太空的主要手段變成了高聳入云的太空電梯,但在影片中我們也能清楚看見,太空電梯的上升和下降也都還是很高的速度,里面的乘客也得穿抗壓服,我們想象中的以每秒一米的速度緩緩升上太空的畫面并沒有出現。

這是為什麼呢?

答案是從地表到太空的距離實在是太長了,以100km高度的卡門線為地球和太空的分界線的話,每秒一米的太空電梯需要10萬秒才能從地表進入太空,10萬秒是27.78小時,也就是說要一天多時間才能進入太空,這種低速是不可被接受的。

所以未來真正的太空電梯出現后,速度也不可能是每秒一米的低速航天模式,更準確來說應該是維持一個勻速上升的狀態,讓里面的人不需要承受太大的加速度,同時也能盡快進入太空失重環境。

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