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第三百三十八章:一米每秒飞离地球的可能性


  翌日,晴空万里,湛蓝的高空像碧玉一样澄澈。

  已经运载出来的‘零号航天飞机’宛如一头等待命令的猛兽一般安安静静的躺在测试场地中。

  从清晨到正午,韩元一项一项的迅速的检查着航天飞机,完成最后的调试。

  这是起飞前最后一次检查。

  时间一点一点过去,正午时分,几近无风,而悬挂在天上的太阳却相当毒辣。

  这对于生物来说有些酷暑难耐,但对于零号航天飞机来说是转换光电的最好时机。

  从测试场地退出来,韩元返回控制室,看了一眼显示器上的时间。

  十一点五十六分四十三秒。

  距离摁下起飞按钮还差十七分钟。

  零号的发射并不是十二点准时,有些偏差。

  这是他计算过的结果。

  虽然航天飞机上天并非一帆风顺,但在没有意外的情况下,从起飞到入轨的时间是固定的。

  在韩元的计算中,零号会在正午十二点十四分启动。

  布置在底部的三台电推进发动机将会逐级提升功率。

  在两小时二十三分钟后,会到达距离地面六十八点三公里的高空。

  在这个点,电推进-无工质发动机的输出功率会逐步降低,但依旧能维持升空。

  与此同时,尾部的电磁型推进系统会启动。

  电磁推进系统启动后,航天飞机的飞行轨道将不再是直线升空,而是宛如一条曲线斜率一般在天空中划过一道上升的弧线。

  而在经过一分二十七秒的预热后,电磁型推进系统的输出功率会达到百分之六十。

  三台电磁发动机百分之六十的功率已经可以支撑零号的飞行了。

  电磁发动机预热完成后,理论上计算,零号将达到距离七十六公里的高空。

  这个距离,已经接近暖层了,空气将会开始变得稀薄起来。

  不过电推进发动机依旧会运行,来减轻一部分液态氙工质的消耗,  直到八十公里的高空。

  虽然四公里的距离对于航天飞机来说并不算什么,但还是能节省一点工质的。

  这是零号航天飞机和运载火箭的区别之一。

  如果使用运载火箭发送卫星上天,  过程并不漫长,  从起飞到卫星入轨,  正常来说,六百秒的时间,  也就是十分钟就足够了。

  但对于韩元来说则完全不同。

  零号航天飞机从头到尾,它的飞行速度都并不算很快,所以需要较长的时间来升空。

  哪怕是到了一百六十公里的近地轨道上,  其速度也远达不到第一宇宙速度。

  他给零号飞行器设定,在一百六十公里的近地轨道时,速度是5.3公里每秒。

  和普通的火箭发送卫星时,二级助推火箭能提供的速度差不多。

  只不过听到这里时,直播间里面的大部分观众顿时就迷惑不解了起来。

  【5.3km/s?】

  【第一宇宙速度的要求,  我记得是7.9公里每秒吧?】

  【五公里每秒做不到将卫星送上轨道啊,  主播你的飞行速度设错了吧?】

  【主播突然间智障了吗?第一宇宙速度都能设错。】

  【是换人了吧?】

  【什么鬼,  主播设错了就赶紧改啊,  等下别上天了,速度达不到要求掉下来就惨了。】

  【第一宇宙速度,指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度;7.9km/s。】

  【这么多人,一看就是物理没学好的,你们的第一宇宙速度定义都是这样的吗?一群智商低的小朋友,看什么科技直播,  去看美女跳舞吧,那个不需要脑子。】

  【??????】

  【楼上你马没了,你这么懂,那你说说。】

  【一群菜鸡,  听好了,  从理论上来讲,一个物体只要一直拥有额外的动力,  不必非要达到第一宇宙速度才能飞出地球,  哪怕是以每秒1米的速度一直向上飞,同样也能飞出地球。】

  【一米一秒飞出地球?你在搞什么笑呢?】

  【瞎扯淡。】

  【第一宇宙速度摆看的吗?】

  【其实他说的是对的,  所谓的第一宇宙速度,那个是在无动力的情况下保持轨道用的,如果你一直有推力,能够对抗引力和空气阻力,  就无所谓宇宙速度。】

  【一秒一米,只要你能一直保持这个速度,  别说飞出地球了,就是飞出太阳系,银河系都可以的。】

  【?????我高中学了个假物理吗?】

  【别扯了,如果一米一秒能飞出地球的话,为啥火箭还要将速度加速到7.9km每秒?】

  【主播,到底咋回事啊?你这个速度真的能飞出地球?】

  ........

  直播间内,八位数的观众又吵了起来,双方各持己见吵个不停。

  一部分观众认为只有速度达到7.9km/s后才能突破地球引力变成卫星绕地飞行,这部分观众占据的人数不少,在一半以上。

  另一部观众则认为只要有源源不断的动力,即便是一米一秒的速度,也能飞出地球。

  双方分歧不小,直播间里面的弹幕都快开始人身攻击了。

  韩元看着弹幕,微微摇了摇头,道:

  “其实只要能对抗引力、阻力等力的话,一米一秒的速度也是能飞出太阳系的。”

  “所谓的第一宇宙速度第二宇宙速度,指的是在没有持续提供动力的情况下,只给你一个初速度,让你环绕地球做圆周运动或者逃离地球的速度。”

  “这种情况下,物体的确要达到7.9千米每秒以及11.2千米每秒,才可以摆脱引力或者向别的星球飞去。”

  “如果你有一定的推力,就无所谓宇宙速度。”

  “假设你现在有一架航天器,以1米每秒速度飞离地球。”

  “而它的发动机提供的动力,能在对抗重力势能、空气摩擦力等各种阻力外,还能让航天飞机保持速度为1米每秒的动能,完全是可以做到飞离地球的。”

  “这并没有违背任何定律。”

  顿了顿,韩元接着补充道:

  “其实从严格意义上来说,第几宇宙速度并不是准确的说法。”

  “准确来说,应该是第几宇宙速率,因为速率是一个标量,而速度是一个矢量(向量)。”

  “第一宇宙速度讲的是围绕地表做圆周运动不掉落的速度(速率)。”

  “也就是保持高度0km的运动速率,其计算方式为,引力等于圆周运动的离心力。”

  “而根据运动学原理,完全可以持续加速,缓慢到达再轨运行的速率。”

  “如果能够提供足够能量,完全可以以1m每秒的加速度把速率加上去。”

  直播间里面的观众听的迷迷糊糊的,不过也大致知道了之前争论的问题点在哪里。

  【如果是这样的话,我一架飞机多带点燃料不就可以了吗?速度不够,时间来凑,迟早能飞出去。】

  很快,直播间里面又有观众提问。

  这代表了一部分观众的迷惑,在这些人看来,速度达不到7.9km/s是不可能飞出地球的。

  看到问题,韩元笑了笑,道:“理论上来说,这种方法是可行的。”

  “比如我之前制造的那架飞行器,使用了电推进-无工质发动机、镧化镓硅太阳能发电板。”

  “如果不是因为工质需求量过高,在二十四小时都能接受到光照的情况下,它是能够以一米每秒的速度飞向太空的。”

  “只要你的能源足够,是可以做到的。”

  “只不过别忘了一件事情。“

  “燃料,无论是哪一种,它都是有重量的。”

  “即便是你使用可控核聚变,它也需要对应的氘或者氚。”

  “你的速度越慢,你在上升的过程中,需要对抗的引力阻力就越多,消耗掉的能源也就越多。”

  “所以即便是能做到一米每秒的速度飞向外太空,消耗掉的能源也会巨多,根本就得不偿失。”

  “如果是化石燃料的话,那么重量就更夸张了,甚至会出现携带过多的燃料而导致发动机输出功率不够,推力不足以让航天器起飞的情况。”

  “关于这一点,关于这一点,有一个叫做‘齐奥尔科夫斯基公式’简单的公式,可以参考。”

  “即  Vm  =  Vr  x  ln(M1/M2)”。”

  “Vm代表火箭能够达到的最高速度,Vr代表燃料喷速,M1和M2分别代表火箭的初始总质量和最终质量,而ln”则代表以常数e为底数的自然对数函数。”

  “通过这个公式可以进行计算,燃料数量的增长并不能有效地提高火箭的速度。”

  “所以对于化石燃料来说,最优的选择,其实还是将航天器的速度在短时间内加速到一定的速度。”

  想了想,韩元又补充了一句:

  “当然,如果小型可控核聚变能制造出来的话,你们想的慢速度离开星球进入太空是可以实现的。”

  .........


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