网上有关“航天器在太空中靠什么运作?”话题很是火热,小编也是针对航天器在太空中靠什么运作?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。
1、电磁力(磁轨力量)
2、等离子发动机 由核动力 电能 产生 推力
3、常规发动机 使用液氢液氧 混合燃烧 产生推力
其他不推荐 也没有多大力量
还有一种是曲速引擎 现在还没有明显的理论证明 也没有办法去实现
就是说 从地球到火星 仅仅需要30分钟 超级快的速度 可以在一眨眼间 把太阳甩到后面
楼上的说法不正确 远距离飞行的探测器 根本没有足够多的燃料去实现那么多次的 加速 而且 一个行星 如果你可以让你的速度 不受行星力量控制 那么行星将对你没有加速作用 比方说地球 你速度高于7.9公里 就对你无效了 如果 达到30公里 每秒 甚至连 太阳对你都没有效果 黑洞貌似可以吸收光速 我们星系是不存在黑洞的 有的话大家都不用活了
漫漫征途:从月球到火星
大约需要3888小时(162天)。
1、飞船是一种一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半个月,一般乘2到3名航天员,又称宇宙飞船。自1961年实现首次太空飞行以来,人类已先后研究制出三种构型的载人飞船,即单舱型、双舱型和三舱型。
2、进步号系列货运飞船执行向空间站定期补给食品,货物,燃料和仪器设备等任务。到1993年底,已发展两代,共发射进步号42艘,进步M号20艘。它与空间站对接完成装卸任务后即自行进入大气层烧毁。这种飞船由仪器舱,燃料舱和货舱组成,货舱容积6.6立方米,可运送1.3吨货物,燃料舱带1吨燃料。它可自行飞行4天,与空间站对接飞行可达2个月。
3、上升号宇宙飞船,所属国家苏联,重5.32吨,球形乘员舱直径与东方号飞船大体相同,改进之处是提高了舱体的密封性和可靠性。宇航员在座舱内可以不穿宇航服,返回时不再采用弹射方式,而是随乘员舱一起软着陆。上升1号载三名宇航员,在太空飞行24小时17分钟;上升2号载两名宇航员,在太空飞行26小时2分钟。
怎么样才能把航天器,航天员送上月球,火星?
以下是墨子沙龙“火星,中国来了”活动(2020年11月18日)的报告视频和文字整理。
20201118 火星|中国来了 郑永春 中国科学院国家天文台研究员_腾讯视频
漫游宜居带——地球和它的邻居们
地球是我们唯一的家园,也是整个宇宙中唯一确证有生命的星球。这颗蔚蓝色的星球,蓝天、白云、绿树、红花,生机勃勃,承载了人类一切的的悲欢离合和希望。
我本科学的专业叫“环境保护”,环境保护里最重要的一句口号,就叫“只有一个地球”。我们只有一个地球,所以我们要保护好这颗星球。如果说真的有哪一天地球被破坏了,我们还有没有其他地方可去?那么我们先来看一下我们的太阳系。
太阳系有八大行星,我们的地球是第三颗行星,在这第三颗行星上诞生了生命。地球所处在的一定宽度内,被称为太阳系的宜居带,也就是离太阳不远不近的地方。这里的温度正好允许水有三态——固态、液态和气态,而这样的情况下才有可能有生命。
第二颗行星金星,西方叫作Venus,即美神和爱神。但实际上这是一颗狂暴的行星,是一个地狱般的行星。它上面的温度是460摄氏度,大气压是地球上的90倍。我们的航天器登陆金星大概只能活三分钟,很快就没了。而且金星上面遍地是火山喷发,岩浆流动,下的都是浓硫酸的雨——这是一个不可能适宜生命生存的星球。刚刚前不久说金星上可能有生命,但是大家应该仔细看看那篇论文,那篇论文上说的是金星上空五六十公里的高度上可能有生命。因为只有五六十公里高度的温度才足够适宜,才有可能有生命,而且基本上也不大可能。结果过了没多久那篇文章又承认可能有问题,不一定是跟生命信号有关系,有可能是数据处理的问题。
那么我们只好从地球向外找,先去月球,然后去火星,沿途来看一看。
首先来看一下我们生活的地球。
地球和火星的大小对比
这是地球和火星的真实大小对比。火星的直径是地球的一半,月亮的直径是火星的一半。火星的引力是地球上的1/3,月亮上的引力是地球上的1/6。所以在火星上还能够勉强的像在地球上一样走路;如果再轻一点,引力小一点,我们已经没法走路了,可能要蹦蹦跳跳一样的走了。但相比于太阳,地球的大小只有它的130万分之一,我们太阳系的整体质量中,太阳的质量就占了99.86%,其他的行星和小行星都是微不足道的。
暗淡蓝点
这张图上的白圈里面有一个小点,就是我们的地球。这曾经是航天史上影响最大的一张照片,叫“暗淡蓝点”。1990年的时候,“旅行者号”离开地球已经13年了,当时很多人担心它有一天会跟我们地球失去联系,希望它能够在终断跟我们之间的联系之前,回望一下地球,给我们的地球和太阳系拍一张照片。结果那张照片里面只能看到一个很大的太阳,但是我们相信在它的周围一定有地球,所以终于在它的旁边找到了,原来它是如此的渺小,甚至在这里面你都看不到月亮在哪里。这张深具哲学意味的照片,让我们狂妄的人类现出了原形,原来我们是如此的渺小,悬浮在阳光中的一个尘埃一般的星球。卡尔·萨根为此写了一本书,叫《暗淡蓝点》;还有一个同名的纪录片,都是深具哲学意味。
月亮上的月海
月亮是地球的天然卫星,是离地球最近的天体,也是人类从地球出发走向深空的一个前哨站和中转站。月亮上有一些黑色的地方,叫“月海”,比方说大家常说的“玉兔”其实就是一片兔子形状的月海。1609年,伽利略用望远镜看月球时,以为这些黑色的地方都是海洋,所以把它们称作“月海”。实际上月海里面都是岩浆冷却之后形成的黑色的熔岩平原,并没有水。
“嫦娥三号”实现月面软着陆
2013年,中国的“嫦娥三号”着陆在月球上“虹湾”的东面、“雨海”的西北角。2019年,“嫦娥四号”登陆在了月球背面,它刻下的这一道轮痕是人类 历史 上第一次在月球背面的痕迹。2020年, “嫦娥五号”从月球取样返回。中国的探月工程队伍经过十几年的努力,在我们强大的综合国力的支撑下,实现了绕、落、回三步走的任务,我们有理由为此感到自豪。
漫漫求索路——人类认识火星的历程
接下来来看看我们今天的主角,就是火星。
在中日韩等东亚地区,金、木、水、火、土这五颗夜空中肉眼可见的行星,加上白天和黑夜最亮的星球——太阳和月亮,合称“七曜”。一星期以“七曜”分别命名,星期二叫火曜日,日本至今仍在沿用。星期天,太阳日,就是Sunday;星期一,月亮日,就是Monday。
航天时代以前,我们主要借助于望远镜来对火星进行观测,虽然望远镜的分辨率不高,但也获得了很多新的发现,甚至在这中间还闹出了很多小的桥段。我们原来以为火星上有人、有生命、有运河、有农业,后来我们认识到其实这些都不存在。但是我们又重新认识火星,发现火星上可能会适宜生命的存在,我们有可能会移民到火星上。
地球绕太阳一圈需要365天,火星绕一圈大概需要687天。地球上能够形成四季,是因为地球的自转轴是倾斜的,这个倾斜是23.5度,而火星的自转轴的倾斜是25.2度,两者非常接近,所以地球上有一年四季,火星上也有一年四季。
1877年绘制的火星地图
1877年出现了一个机会,叫“火星大冲”,也就是太阳、地球、火星在一条直线上,那时候从地球上观测火星特别清楚。当时画出来的火星地图上有一些很明显的直线条,引起了全世界的轰动。
当时人们认为这些直线条一定是人工挖掘形成的,把它们叫做“火星运河”。有一个房地产富商叫罗威尔,连房子都不盖了,就专心研究天文学。他自己投资建了一个罗威尔天文台,购置了当时最好的天文望远镜,雇佣了天文学家进行观测。他甚至还写了三本书,说火星人在两年间紧急挖了两条运河。因为他在两年前看的时候,那两条运河还没有,过了两年之后,他发现多了两条线,就说火星人一定是遇到了一些难以避免的巨大旱灾,又紧急挖了两条运河,从北极南极引流冰雪融化的雪水,来灌溉赤道地区的农业。如果他们挺不过这次旱灾,他们就将出动大兵来进攻地球。后来发现这几本书的内容都是错的。
千帆相竞发——各国探测火星的征途
接下来我们来看世界各国探测火星的征途。
地球轨道和火星轨道
从地球上出发去火星,就像我们在操场上,从第三条跑道出发去追第四条跑道上的人,所以一定是他跟你之间存在一个角度的时候去追是最省距离的。因此从地球出发去火星,每隔26个月才有一次机会。当航天器从地球出发的时候,火星在地球的正前方44度。这个时候从地球上发射,七个月之后,航天器才会抵达火星。这时候火星已经被地球甩在后面了,因为火星比地球要走得更慢。上图中间那条绿色的轨道就是航天器出发从地球去火星的轨道。这条轨道是德国的物理学家霍曼在100多年前发现的,被称为霍曼转移轨道。
1964年,“水手四号”拍摄的火星表面照片
从1960年起,人类就开始了探测火星的征途,但最初都以失败告终。直到1964年,“水手四号”才成功飞越火星,传回了一张模糊的火星表面的照片。1976年,“海盗一号”和“海盗二号”两个双胞胎探测器第一次在火星着陆,带来了更加清晰的照片。
1976年,“海盗一号”拍摄的火星表面照片
我们对于火星的探测已经有40多次任务,这些探测任务总共分为三类:环绕火星进行运转的轨道器(Orbiter),还有着陆器(Lander)和火星车(Rover)。三类探测器从火星的上空到火星着陆,再到火星上进行巡视探测,使我们对火星的认识程度越来越深刻。到现在为止,已经有四辆火星车登陆了火星,目前在火星上还有一辆火星车正在工作,这辆火星车的名字叫Curiosity,即“好奇号”。
各种类型的火星探测器
迷雾渐飘渺——揭开火星的面纱
地球与火星的地形比较
如今,随着一次次探测任务的完成,人类对火星有了更多科学的认识,也慢慢揭开了火星神秘的面纱。
和地球上一样,火星表面也存在大洲和大洋,只不过火星的大洋现在是没水的。但在过去环境适宜的时候,火星上的大洋曾经有水。火星上最高的山是奥林匹斯山,高度有22000千米,相当于珠穆朗玛峰的3倍。
奥林匹斯山(火星)与珠穆朗玛峰(地球)的比较
历史 上的火星曾经温暖而湿润。“好奇号”拍摄的这张,实际上曾经是一个湖泊。这个湖泊已经干掉了,留下了湖底的沉积物。可以看到湖岸上有一条被河流冲刷的痕迹。
“好奇号”拍摄的火星湖泊(箭头处是河流冲刷的痕迹)
“凤凰号”着陆腿上的露珠
即使现在,火星上也有水存在。“凤凰号”探测器着陆腿上凝结的露珠,说明火星的大气中有水存在。火星的大气中还存在甲烷,但这些甲烷是否是由生物形成的,目前还不得而知。
问天何所沓——中国 探索 火星的征程
“隅隈多有,谁知其数?天何所沓?十二焉分?”2300年前,著名的爱国诗人屈原在《天问》中用388句诗提出了177地球、对宇宙、对人类 社会 的各种问题,代表了我们中国的古人对未知世界孜孜不倦的 探索 与追求。2300年后的2020年,中国的行星探测计划被命名为“天问”系列。“天问”计划不仅要探测火星,它是对整个太阳系的行星和小行星的探测计划。
2020年的7月23日12时41分,“长征五号”在海南文昌航天发射中心,带着蓝色的火焰冉冉升空,将“天问一号”送往火星。“天问一号”总共要飞行四亿多公里,将在2021年的2月份抵达火星之后并被其引力捕获。
“天问一号”由多个部分组成,包括可同时进行遥感探测和通信中继的轨道器,以及能够计划在2021年5月份实现软着陆的着陆器和置于其中的火星车。从着陆器进入火星大气到着陆只有短短七分钟,但是火星上的信号传回地球,视火星到地球的距离不同,需要十几到二十分钟。因此这个过程无法通过地球上的人进行实时干预,只能靠航天器的自我操作。正是因为这个极其艰巨的挑战,目前世界上仅有美国成功实现过火星软着陆,其他国家的着陆器在着陆过程中都坠毁了。如果“天问一号”任务成功,我国将成为世界上第二个成功登陆火星的国家。
“天问一号”的火星车和着陆器
现在的火星还是一个荒漠行星。未来20年人类将首次登陆火星,未来50年我们可能在火星上有一个小镇,未来100年,我们在火星上可能会有一个百万人口的城市,未来1000年,我们就有可能把火星改造成一个像地球一样的行星。这些以前听来是科幻的事情,如今离现实已经越来越近了。到那时,人类的摇篮地球也将成为人类的故乡,地球的卫星月球,将成为永不坠落的天然空间站。最像地球的行星——火星,则会成为太阳系文明的重要分支。
郑永春 :中国科学院国家天文台研究员,行星科学专家,科普作家,中国科协月球与深空探测领域全国首席科学传播专家。曾获得“全国十大科学传播人物”、中国 科技 新闻学会 科技 传播奖等。2016年获美国天文学会“卡尔·萨根奖”,成为获得该奖的第一位中国科学家。
演讲者 | 李向阳
文字整理 | 刘朝亮、王佳
排版 | 猫撸火锅
墨子沙龙是以中国先贤“墨子”命名的大型公益性科普论坛,由中国科学技术大学上海研究院主办,中国科大新创校友基金会、中国科学技术大学教育基金会、浦东新区科学技术协会、中国科学技术协会及浦东新区 科技 和经济委员会等协办。
墨子是我国古代著名的思想家、科学家,其思想和成就是我国早期科学萌芽的体现,“墨子沙龙”的建立,旨在传承、发扬科学传统,建设崇尚科学的 社会 氛围,提升公民科学素养,倡导、弘扬科学精神。科普对象为热爱科学、有 探索 精神和好奇心的普通公众,我们希望能让具有中学同等学力及以上的公众了解、欣赏到当下全球最尖端的科学进展、科学思想。
关于“墨子沙龙”
火星着陆最先开始的是哪个国家?主要经过是什么样子的呢?
看看美国战神V火箭和神8飞船的长征火箭的体积对比你就知道大推力火箭和普通推理火箭2者间的差别了,主要是解决大型火箭发动机燃料平衡技术中国没解决,只能不断捆绑小发动机(实际上就算燃料供应技术解决我们也没那么大推力的火箭发动机,推重比也不够),而且我们的火箭都是铁轨运输,由于要穿越隧道(火车+箭体不能大过隧道),在设计上体积也大大限制了,不似美国俄国组装的时候是大型运输机空运。
首先飞离地球要达到7.9KM/S的速度,学过初中物理的都知道吧,第一宇宙速度,你把飞船送去月球同样有月球的第一宇宙速度,而火星上这个速度需要更大,一般为了节约燃料都是要变轨从地球的引力场窃取能量,而且还要穿好路劲,不能选一个火星离得最远的时候登录吧。
指挥上是主动加主动,有一些延迟,但还不至于失去连续,除非遇到干扰,或者仪器损坏。
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火箭发动机指标:
火箭发动机-发动机整体性能
火箭技术集合了高推力(百万牛顿),高排气速度(海平面音速的10倍),高推重比(>100)以及能在大气层外工作的能力。而且往往可以通过削弱一种性能而使另一种性能更高。
比冲
衡量发动机性能的重要指标就是单位质量的推进剂产生的冲量,即比冲(通常写作Isp)。比冲可用速度(Ve 米每秒或英尺每秒)或时间(秒)度量。比冲大的发动机往往是性能极佳的。
净推力
以下是发动机净推力的近似值计算公式: 公式
由于火箭发动机没有喷气式发动机的进风口,因此不需要从总推力中扣除冲压阻力,因为净推力就等于总推力(排除静态反压力)。
节流
发动机可通过控制推进剂流量 (通常以kg/s或lb/s计)来达到节流的目的。 原则上,发动机可通过节流使出口压力降至围压的三分之一(喷嘴流动分离)而上限可至发动机机械强制允许的最大值。 实际上发动机可节流的范围要出入很大,但大部分火箭都可以轻易达到其机械上限,主要的限制因素就是燃烧稳定性。例如推进剂喷嘴需要一个最小压力来避免引起破坏性振动(间歇性燃烧和燃烧不稳定),但喷嘴往往可以在更大的范围内进行调整和测试。而且有必要保证喷嘴出口压力不会低于围压太多,以避免流动分离问题。
能量效率
火箭发动机是一种效率极高的热力发动机,产生高速射流,结果如同卡诺循环一样产生高燃烧室温度和高压缩比。如果运载工具的速度达到或略微超过排气速度(相对于运载器),那么能量效率是很高的。而在零速度下,能量效率也为零。(所有喷气推进都是如此)
火星着陆最先开始的美国,美国在1997年首次登陆了火星,下面就让我们一起来了解一下火星着陆的主要过程是什么样的。
美国是全世界第一个登陆火星的国家,登陆火星的并不是人,而是美国国家航空航天局所制造的海盗号。海盗号它有着两个无人空间探测任务,海盗号一号和海盗号二号,每一个航天器都拥有着自己轨道的任务,他们虽然名字不同,但是主要构造都是相同的,海盗一号和海盗二号都是有一个轨道器和一个着陆器所组成的,他们发射的时间是不相同的。
海盗一号于1975年8月20日在美国进行发射,并且经历了将近一年的时间才进入了火星轨道,它的着陆器也到了同年的7月十号才登陆火星,而海盗二号是于1975年9月9日发射的,也大概经历了一年的时间,于1976年进入到了火星轨道,它的着陆器在1976年9月3日登陆。两个海盗号探测仪在着陆火星之后都完成着各自的任务,并且没有遇到任何的问题,它们持续工作了很长的时间,其中海盗一号着陆器工作的时间最长,持续到了1982年的11月,也就是将近七年的工作时间。
这两个无人探测仪主要是用于拍摄火星的表面,当时海盗计划也有人反对,因为海盗计划是火星探测史上造价最高的一个计划,但是没有想到他在进入火星轨道之后获得了很大的成功。在美国获得成功之后,20年代以后又陆续有许多国家进行了火星探测的计划,我国也在2020年的7月23号发射了长征五号去探测火星。将近一年的时间天问一号探测器着陆火星,并且把火星的影像图公布于众了。
以上这个故事,仅代表我个人的观点,如果任何错误敬请谅解。
关于“航天器在太空中靠什么运作?”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!
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