爱读书 探索 为什么火箭是沿着弯曲轨道发射进入太空的?

为什么火箭是沿着弯曲轨道发射进入太空的?

看一看这一张火箭发射入太空时轨道的照片吧:

为什么火箭是沿着弯曲轨道发射进入太空的?-爱读书

从地面发射火箭,你是否注意到火箭所遵循的路径相当耐人寻味?火箭没有直线移动,而是沿着弯曲的轨迹移动。这不是一个错误,…在火箭发射的所有其他图片和视频中,你都会看到同样的东西。

为什么火箭是沿着弯曲轨道发射进入太空的?-爱读书

简短的回答:因为他们想用尽可能少的燃料进入绕地球的轨道。

为什么火箭垂直发射呢?

在空间技术方面,火箭是一种能够把人和东西送入太空的东西。正是那辆瘦长的,圆柱形的,非常高的飞船从发射台上发射出来,留下巨大的烟雾云。理论上,它可以像从跑道起飞的飞机一样发射,但这将需要对目前的火箭设计进行许多改变,更不用说不经济了。(看看为什么航天飞机不像飞机一样起飞?)

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图解 :火箭垂直发射时具有巨大的向上推力。

火箭垂直发射时具有巨大的向上推力,这要归功于火箭本身的发动机和附加在火箭上的固体助推器(发射后不久就被丢弃)。发射后,火箭最初的爬升速度很慢,但在升空的第一分钟结束时,火箭将以惊人的每小时1,000英里(1,609公里)的速度移动。

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当火箭在天空中飞行时,由于空气阻力,它失去了大量的能量,并且它需要确保它在大部分燃料耗尽时达到足够高的高度。这就是为什么火箭一开始飞得非常快,因为它需要在尽可能短的距离内穿过大气层中最厚的部分。

为什么火箭发射之后轨道会有一定角度?

我认为火箭轨道的混乱很大程度上源于一种普遍的假设,即大多数火箭只是想逃离地球的引力,到达“太空”。虽然这在技术上并不是不正确的,但它并没有描绘出清晰的画面。首先,您应该了解空间并不是那么遥远(您可能需要知道:空间是从哪里开始的?)如果你在离地球100公里(62英里)的高度飞行,你就被认为是“在太空中”。如果你飞行超过80公里(近50英里),美国空军会称你为“宇航员”。费利克斯·鲍姆加特纳(FelixBaumgartner)的跳伞(他保持着最高的垂直自由落体纪录)被称为“空间跳跃”,尽管他只是从39公里(约24英里)的高度跳下。

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所有这些都有一个特别的原因:

宇宙并没有这么远

因此,火箭实际上可以使用少得多的燃料达到上述所说的“空间”。大多数火箭真正想做的是进入地球的“轨道”。

进入轨道

大多数火箭的主要目标是到达地球轨道并停留在那里。在行星的轨道上,行星的引力足够大,足以阻止火箭漂移到外层空间;而且足够低,这样火箭就不必燃烧大量的燃料来防止自己坠落回地球。

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为了进入轨道,火箭开始向其一侧倾斜,并逐渐增加倾斜,直到达到绕地球的椭圆轨道。尽管如此,进入一条正确的轨道并不容易;要达到难以置信的28968公里/小时(18,000英里/小时)的水平速度,需要消耗大量燃料。这种优化航天器轨道以达到所需路径的技术称为重力转弯或零升力转向。

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图解:火箭发射-火箭开始逐渐转向进入轨道。

这种技术提供了两个主要的好处:第一,它使火箭在上升初期保持很低甚至零的迎角,这意味着火箭的空气动力应力较小。另一个好处是,火箭可以利用地球的引力,而不是自己的燃料来改变方向。火箭因此节省的燃料可以用于水平加速,以达到高速,更容易进入轨道。

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简而言之,火箭要想进入地球轨道,就必须在发射后弯曲轨道。如果它不这样做,继续直线上升,它最终会达到燃料耗尽的程度,而且很有可能,它最终会像石头一样暴跌回到地球。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Ashish- Ldzz

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