為啥汽車不裝火箭發動機？奧伯特效應！

火箭發動機那麼厲害，能把人送上月球，還能把探測器送到太陽系外，為什麼，汽車和輪船就不嘗試使用火箭發動機呢？

不只是安全問題

可能有人會認為，汽車之所以不裝火箭發動機，一個很大的原因是安全問題。確實，要是小車都裝上火箭發動機，在你點火的時候，如果後面突然串出一女子，結果你一下子就把人家的衣服燒光了，你該如何是好？

還有，走街串巷，尤其是人群密集的大街上，你這一噴火，想必是遭殃無數。所以，小車不裝火箭發動機，安全確實是一個很大的原因。

然而，安全又不是最主要的原因，比如各種輪船，如果裝上火箭發動機，在茫茫大海上，若真要出什麼安全事故，估計也就是烤熟幾隻海鷗。

那麼，這麼多年過去了，是什麼原因最終導致各種車、輪船等，從不使用火箭發動機呢？奧伯特效應應該是最大的原因。

奧伯特效應

奧伯特效應是20世紀一個叫做赫爾曼·奧伯特的科學家首先提出來的。奧伯特是德國人，他被人們視為第一代太空探索領域的先驅者之一。

1901年，赫爾曼·奧伯特年少時，那時的他痴迷儒勒·凡爾納的科幻小說，尤其是《從地球到月球》和《環遊月球》

這個效應講的是，對於速度隨時間變化的飛行器來說，如果要想盡最大可能增加飛行器的動能，就需要在飛行器速度最快的時候點燃火箭。

這講的到底是啥意思呀？

意思就是，如果火箭因為受到引力的緣故，速度隨時在改變，那麼，當火箭的速度達到最大值時，點燃發動機，此時，燃料對火箭動能的改變最大化，這也意味著，燃料的利用率也達到了最大化。

可這是為什麼呢？既然火箭發動機的推力都是一樣的，那什麼時候點燃，不都是推動火箭前進嗎？為什麼偏偏要在速度最大時再點燃是最好的？

咱們可以這樣思考，如果我們把一個小火箭死死地綁在一輛靜止的火車上，點燃火箭，你會看到什麼？

你只會看到小火箭無力地把燃料用完，火車卻紋絲不動，現在我們問，火箭的推力發揮作用了沒？

答案當然是沒有，因為，火箭要想對火車做功，火車必須有一個位移S。如果我們知道小火箭的推力為F，那麼我們馬上就能算出，小火箭對火車做的功W=F·S。

現在，我們把火車換成一個在外太空以1米每秒速度飛行的微小衛星，把小火箭綁在這枚小衛星上，如果點燃小火箭，小火箭帶來的推力還是F，現在，咱們就點燃火箭，我們問，在1秒的時間內，小火箭對衛星做了多少功？

還是老方法，用推力F乘上小衛星在1秒內移動的距離S。

好了，還是上面的小衛星，只是它的初始速度是10米每秒，當我們點燃綁在它上面的小火箭，那麼在一秒的時間內，小火箭對小衛星做的功將遠遠大於前者。這個很好理解，因為功W=F?S，而當小衛星的初始速度是10米每秒時，推力F不變，速度越大時，在1秒內移動的位移就越大，做的功也就越多。

所以，咱們得出的結論是，同樣的火箭發動機，用它去推動飛行器，那麼，飛行器的初始速度越大時，火箭發動機的效率就越大。這就是奧伯特效應。

為了讓更多的人懂得這個原理，咱們不妨再深入一些。

用1N的力持續地推動一個重1千克的籃球，每秒鐘籃球增加的速度為1m/s，當籃球本來的初速度是2m/s時，那麼1秒鐘後，籃球的速度應該是3m/s，此時，籃球增加的動能為（3*3-2*2）/2=2.5焦耳。

但是，當籃球初始速度是10m/s時，1秒鐘後，它的速度將達到11m/s，增加的動能為（11*11-10*10）/2=10.5焦耳。

瞧，同樣是1N的推力，作用在低速的籃球上時，1秒鐘內推力給籃球增加的動能是2.5焦耳，但是，但是作用在稍高一點速度時，增加的動能卻是10.5焦耳，前後相差4倍多。

低速物體使用火箭發動機不明智

經過上面的簡單驗算，相信我們已經清楚了，那就是低速物體使用火箭發動機是十分低效的，低速？低速到什麼程度？咱們可以往極端想，當低速到速度等於0時，火箭的效率就是0.

不管飛行器的速度是多少，火箭發動機產生的推力是始終不變的，在這種情況下，即使飛行器紋絲不動，但是火箭還是在產生推力，只不過效果是0。火箭發動機要想產生效果，必須由飛行器實際移動的距離來體現，既然要有距離來體現，那麼在這種情況下，移動的距離越大，火箭發動機的效率也就越大，可怎樣才能在一定的時間內移動最大的距離呢，答案是，當飛行器處在速度最大時。

這就是為什麼，小車和輪船為什麼不使用火箭發動機的原因，因為小車和輪船的速度很低，使用火箭發動機不是說不可以，而是，燃油的效率將十分低下。

別說是小車和輪船，就是飛機，使用火箭發動機也是一種比較低效的行為。

然而，飛機有不同，具體又有一些區別。

比如客機，速度目前都在音速以下，所以，客機使用的是渦扇發動機。

但是到了高空，當速度達到超音速時，用低涵道比的渦扇發動機就比較有效率。

低涵道比的渦扇發動機，動力主要來自內涵道類似火箭發動機的渦噴發動機。

為什麼在高空超音速的時候，渦噴會更有效率？因為渦噴發動機雖然不是火箭發動機，但是有點類似，其主要動力來自於高溫燃氣向後噴射。

既然這樣，那麼，在好幾倍音速時，沒有外涵道的渦噴發動機豈不是就更有優勢，是的。

渦噴發動機，它與火箭發動機的一個區別是，前者從空氣中獲得氧氣，而後者自帶氧化劑。

試車中的火箭發動機

從以上發動機，我們可以輕易看出，飛行器速度越高，其使用的發動機就越接近火箭發動機。所以，對於低速交通工具如汽車、輪船等，除非是在極其特殊的場合，否則，現在和以後都不太可能大面積使用火箭發動機。

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