为「wei」什么火{huo}箭〖jian〗方程式阻 zu[碍了我们?

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在火箭科技的生长推动下,我们周游了地球,登上了月球,而且发射了探测器去探索内行星,也曾冒险穿过「guo」小行星带,穿越了外行星并拍摄了它,甚至越过了太阳系,进入了星际空间的深处。然而“科学”带给我们乐成的同时,也给我们带来了严重的限制,限制着我们到底能到达多远的未来?今天我们要回覆一个稀奇的问题:火箭方程式是否阻碍了我们?

火箭方程的生长可以追溯到17世纪中叶,那时,艾萨克・牛‘niu’顿(Isaac Newton)和戈特弗里德・莱布尼茨(Gottfried Leibniz)生长了微积分,在此之〖zhi〗下,对动量有了更好的明晰。时间快进到1903年,俄罗斯科学家康斯坦丁・齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)将牛顿的理论应用于火箭的制作,由此,太空航行的时代最先了。

火箭本质上是通过在它的另一端举行聚焦和指导正{zheng}确的能量来实现发射的物体,而且火箭是有动量的物体,它们甚至依赖动量来逃离大气层。不外,这个想法并不新鲜,例如,古代中国曾在公元100年左右就使用火箭手艺来制作烟花;几个世纪以来,火箭手艺也以某种方式在种种军队和军事中被使用,为许多扑灭性武器提供了基础。

固然,在整个20世纪,这些武器变得越来壮大,越来越具有损坏性……但也正是「shi」在这个时刻,我们最先制作更高级的火箭,目的不是杀人,而是探索。现在,我们已经实现了许多探索:在月球上插上了国旗,在轨道上建了空间站,还以某种方式考察了太阳系中所有已知的行星。那么,火箭方程怎么会限制我们呢?

火箭方程等式自己包‘bao’罗三个主〖zhu〗要变量:Delta V,这是匹敌重力的能量消耗(或它可能到达的速率);排气速率,即火箭燃料《liao》的功率(或它可能发生的能量);推进剂质量分数,它告诉你一艘质量牢固的船上 shang[用于装载燃料的质量百分比。简朴地说,火箭方程的重点在于1)航行器需要以多大的速率才气脱节重力,2)燃料可能发生多大的速率,3)需要携带若干燃料才气到达目的地。

思量到所有因素,我们主要受制于火箭燃料所需量,这往往异常重。举个例子,若是我们想将一支一磅的火箭升离地面,还需要一磅的燃料来战胜重力从而实现。在我们最先前,那么火箭就两磅重了,这又需要更多的燃料来发射…那么它就更重了,意味着我们将需要更多的燃料,等等。在所有依赖燃料的交通工具中,没有任何其他工具像火箭一样更严重受制于燃料。虽然汽车的燃料质量约莫4%,而战斗机的燃料质量则到达了40%,但制作一艘火箭飞船必须将其总质量的 85% 用于提供使其腾飞所需的燃料。

剩下的15%则要包罗宇航员,种种庞大的生命供应系统,食物储存,氧气罐,舱内管道,盘算机,通讯装备…尚有航天义务需要的任何器械的质量。一些火箭比其他火箭更能体会到空间限制,据报道,土星五号燃料之外只剩余4%的船体质量!然则,这确定全都由于我们所用的燃料吗?我们就不能找到一些更高效的燃料吗?这是NASA、ESA、Roscosmos 和其他所有航天机构想索过许多次『ci』的问题。

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我们一直在试验 yan[差其余燃料类型,但仍然显著回避了火箭方程参数。在种种迭代中,看似“更轻”的燃料往往会更快地消耗能量,或者一『yi』最先就没那么有动力。NASA最常使用的是液氢和液氧的夹杂物。在我们所能获取的燃料中,它燃烧最充实并能提供最大能量,然则它也是最庞大的选择―它仍然受到同样的限制。在许多方面,这仅仅是化学的问题;我们不能从{cong}迄今开发的燃料中获得更多的{de}能量。但若是我们从其他外部因素入手呢?也许我们可以使用相同燃料但获得更高效果。最浩劫关之一在于我们所有的资源都来自地球,而逃离地球轨道需要伟大能量。火箭至少在约莫25000英里/小时的速率才气正好战胜地球引力。

所有这些说明,在前往火星的旅程中,整个旅程所需燃料的一半左右将仅仅用于使航天飞机脱离地球并进入轨道。因此,若是我们能在其他地方确立一个发射基地--好比说月球,重力仅为地球的1/6--那么,发射火箭所需的能量就会少许多。我们已经知道月球上有冰,那么若是有足够的资源,理论上我们可以把冰酿成氢氧燃料来用于火箭发射。

不外,尚有一个显著的问题:虽然这『zhe』个假设能帮我们解决燃料问题,但难题在于将物资运送到月球,以完成项艰难的义务--而且这个运送历程甚至会加倍庞大。因此,一些科学家已经建议使用核能来取代发念头燃料了。而一些早期的实验性的核能方案的效果显示,核能确实能够提供我们现在使用的燃料的能〖neng〗量输出的两倍。若是核替换方案在未来普遍应用,也许我们可以比早年任何时刻都探索得更远。

然则,这一选择也将带来一切新的、一定存在的风险。就像切尔诺贝利和福岛这些灾难所证实的‘de’那样,核能的使用具有极其危险的潜在 zai[性。因此,在本就庞大艰险,一步都不能错的太空航行中再添上核能这一项风险极大的手艺,这对许多人来说都是最主要的担忧〖you〗。在火箭上,纵然是最小最小的故障也能够造成最严重、甚至扑灭性的灾难。以(yi)挑战者号航天飞机为例――它腾飞后不久的爆炸,缘故原由仅仅是一「yi」个有问题的(用于密封的)小小O型环,以及比预期略冷了一点点的天气。现在想象一下,由于类似的、看起来异常小的失误,而导致核能(neng)火箭有爆炸的危险......其效果将会是灾难性的。

不外,也并不是只有坏新闻。美国宇航局还对离子发念头举行了实验,到现在为止已经取得了有希望的效果。离子发念头的事情原理是行使群星中唯一常见的能量泉源--恒星自己。离子火箭装有太阳能电池板,将光能导入其发念头,通过给电子通电使其砸向焦点中的氙气,然后释放出一股离子射流。这些离子射流的加速速率比传统燃料慢得多,但在相〖xiang〗同的能量输出下,其重量仅为液体燃料的十分之一左右。美国宇航局已经在已往多次使用过离子引擎了--值得一提的是,在2007年的破晓义务中,该义务使用离子引擎到达了小行星灶神星。

因此,未来是有希望的!虽然现在我们所实现的大部门太空航行都依赖于火箭方程,然则科学家最先将眼光放在火箭方程之外。 若是有一天我们可以解决火箭方程的问题,耐久的星际航行将会更有可能实现。太空义务会由于没有破费大量的燃料而加倍廉价;每一个火箭将会有更多的空间运送补给,从而削减理论上所需的航行次数。我们将会向成为星际文明迈进一步。而我们的航天飞机也会由于更多的空间而变得更快,更恬静,更平安。然则在我们找到另一种推进方式之前,火箭方程仍然是统治着太空旅行,限制了我们对太空旅行的想象。这就是火箭方程阻止我们前进的缘故原由。

星际旅行是现在理论上的观点,即星际探测器或载人航天器在星系的恒星或行星系统之间旅行。星际旅行将比行星际旅行庞大得多。太阳系中行星之间的距离通常不到30个天文单元(AU),而恒星之间的距离却是数十万AU,经常以光年示意。由于这些距离太过遥远,凭证已〖yi〗知的物理学,现实的星际旅行需要以较高比例光速的速率举行;纵然云云,旅行时间也会很长,至少几十年,也许几千年或更长。

在人类的一生时‘shi’间中举行星际旅行所需要的速率远远跨越了现在(zai)太空旅行的方式所能提供的速率。纵然有一个理想的完善功效的推进系统,以今天的能量尺度,与这样的速率相对应的动能也是伟大的。此外,航天器与宇宙灰尘和气体的碰撞对搭客和航天器自己都有可能异常危险。

无论是载人照样非载人的星际旅行,都需要解决相当大的手艺和经济挑战。纵然是对星际旅行最乐观的看法也以为它在几十年后才是可行的。然而,只管存在这些挑战,若是一旦实现了星际旅行,预计会带来普遍的科学利益。

  • 评论列表:
  •  USDT法币交易API接口(www.caibao.it)
     发布于 2021-09-18 00:00:43  回复
  • 韩红,在许多观众的心中,她的长相并不相符民众的审美眼光,可她依旧能够在娱乐圈混得风生水起,足见她的才气横溢。作为现在娱乐圈中的“大姐大”形象,韩红给人的姿态一直是一种霸气的感受,然则熟悉她的人却也知道,韩红不仅耍得了霸气,要玩起卖萌也丝绝不逊色于年轻一代的同伙。云云的反差萌也着实是讨人喜欢。蛮用心的
    •  USDTOTCAPI接入(www.usdt8.vip)
       发布于 2021-09-18 03:42:05  回复
    • 海蒂无偿将此手艺献给美国,可是那时的美国政府思量到她的演员身份,再加上和纳粹有关系,以是不敢容易启用这项专利,怕内里可能有诈。而这么先进的手艺一直到二战竣事后,也就是50年月才被军方所用,这着实是很惋惜的一件事。潜水党冒泡,不错

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