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飛船在太空不靠空氣動力學,是如何獲得速度的?

我們知道太空中是不存在真空的說法的。太空也有看不到的物質,而我們定義的「真空」是指沒有任何東西的存在。不過,太空中是不存在大氣成分罷了。

飛船中在太空中如何前進?可以利用動量守恆定律來解決。根據動量守恆原理,飛船在太空中可以藉助「火箭噴發升空」原理來獲得動力源。

假如我們把整個飛船(包括動力源裝置)當作一個不受外力影響有系統,根據動量守恆,飛船系統的總動量保持不變。用表達式可表示為:

Δp1=-Δp2 或 Δp1+Δp2=0

(Δp1為動力源噴發物質動量的改變,Δp2為飛船本體包括動力裝置動量的改變)

假設飛船本體中動力噴發裝置(類似於火箭噴發系統)噴發物質質量為m1,它向後噴發物質的速度為v1,根據動量表達式

p1=m1*v1

假設飛船本體包括動力裝置(除去正在噴發的物質)的總質量為m2,它的速度為v2,根據動量表達式,同樣得到:

p2=m2*v2

根據動量守恆定律表達式:Δp1=-Δp2,飛船在噴發物質相反方向,以同等動量發生改變。

Δp1=-Δp2

代入質量和速度,即:

m1*v1=m2*-v2

可以看到,噴發物質速度v1和飛船速度v2大小成正比關係,而方向與噴發物質速度方向相反(在物理學中,負號一般指與參照物方向相反)。

也就是說,要想飛船獲得足夠的速度,噴發物質的噴發速度也要足夠多的速度。這也火箭發射原理是一樣的。目前各航天大國都在努力發展大推力火箭技術,也正是基於這個原理。一個國家的火箭開發技術的高低,基本可以看出這個國家航空領域的高低。

好消息是,我國重型運載火箭研製工作已正式啟動先期關鍵技術攻關、方案深化論證,目前火箭發動機技術攻關已取得突破性進展。

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