“宇宙中没有摩擦,飞船一旦启动就永远停不下来,那航天飞机是怎么降落的?”
这是很多人都会有的疑问,毕竟我们生活在地球上,地球上有大气层,可以产生阻力,但在太空中,没有大气层。
那没有阻力的什么东西又可以控制飞船的飞行速度和飞船的停下来么?
太空中又是怎么制造出飞船的阻力,飞船又是如何降落的呢?
没有大气层的问题。
太空飞船是在太空空间中工作的,所以一定会与太空中的各种大气对接触,太空中的大气主要有太阳风,宇宙尘埃等,这这些大气对太空飞船的影响远远没有地球上的大气层对器物的影响那么大,我们知道,飞机在地球上飞行的原理就是借助地球的大气来飞行的,但在太空中没有大气层,那太空飞船又是如何进行飞行的呢?
太空飞船能在没有大气层的环境中飞行么?
毕竟没有大气层就没有阻力,没有阻力,那飞船一旦启动的话,速度就会一直保持不停地增加,时间一长,速度越来越快,这样的飞船又怎样制动停下来呢?
并且没有大气层又怎样产生升力,那飞船又能起飞么?
太空中没有大气的情况被人类所熟知,而且摩擦力是阻碍物体运动的一股很大的力,没有这股力,飞船又如何转向,有人会问,太空飞船的制动是不是靠大气的阻力带来的摩擦力让飞船停下来的,如果没有大气,那飞船是不是真的永远停不下来?
太空中没有大气对船只的影响小很多,但这不代表没有,太空中有一些气体,虽然数量相较于地球上的大气来说是非常稀薄的,但这些气体的数量再稀薄也能产生一些非常微弱的阻力,这些微弱的阻力虽然对飞船的速度产生很微弱的影响,但却能将飞船的速度控制范围在某个极端之内。
地球上的空气的密度在地表上是非常大的,仅仅在5000米左右的空中,密度就只有地面的五分之一了,而太空中气体的密度简直不能同地球大气做比较,因为太空中的气体密度非常的稀薄,所以说太空中的飞船又是怎样借助这些气体的呢?
太空中飞船能前进无限远么?
这就要从牛顿的第二定律说起.
这个定律是说:“物体做匀速直线运动,当它受到的力的作用是它的质量乘以加速度时”.
F=ma.
当这个“质量”为1的时候就可以看出物体受力的状况和物体的加速度之间的关系了,当物体受到的力为1N的时候,那么这个力就是物体的质量和物体的加速度的乘积,就是物体的加速度,也就是说,这个力就能让这个物体的速度每秒增加1米每秒。
众所周之,速度永远都不可能达到无限大,这是因为物体的质量有限,而且加速度是一个常数,所以说在物体的速度到达一定大小的时候,加速度就会变小,同时速度的增加又会受到阻力的影响.
在太空中的飞船也同样受到牛顿运动定律的影响,飞船一旦启动,就会不断地受到推力,同时就会不断地加速,极限的情况下有可能速度会达到“光速”,但是光速是物体在太空中能够达到的最快速度了,要想再加快速度就需要物体的质量减小了,那么有多大的推力就会有多大的加速度,反正都是有限。
很多人听到飞船一旦启动就永远停不下来觉得恐怖万分,因为这样很容易飞出地球的引力范围,从此再也回不来了,直接飞入宇宙深处。
其实这是不可能的,因为有一个力,叫做地球引力,地球引力是没有方向的,不像推力和重力都有方向,所以地球引力就会不断地对飞船进行一再的改变,当飞船与地球相距非常远的时候,飞船受到的地球引力就会变得非常小,仅仅能让飞船的速度维持在一个常数值,同时也受到太阳的引力等等其他的天体的引力,这些引力之间会发生相互作用,而受多个引力作用的飞船将会做环形运动。
所以当飞船在外层空间飞行的时候,就会不断地被这些引力进行摄动,但是当飞船飞行的速度变得非常小的时候,对于飞船来说就已经是平衡了,所以说飞船是不会被飞出到外层宇宙的。
那么当飞船进入大气层的时候,飞船受到的空气的阻力非常大,飞船就会被大气层的阻力制动下来。
太空飞船是如何制动的?
太空飞船进入大气层的时候,其速度非常大,这是因为飞船在太空中没有受到过什么阻力,所以说飞船的速度一直都没有变过,就一直得加速,极限情况下就有可能达到光速。
所以在飞船进入大气层的时候,速度非常大,速度大的地方产生的阻力就越大,所以说飞船受到的大气层的阻力非常大。
当飞船速度大的时候飞向大气层的时候,飞船速度会被大气层的阻力拖慢,同时飞船受到的阻力越来越大,飞船速度就会被拖慢的越来越快,到了最后,飞船的速度会足够小,受到的阻力就与飞船的重力平衡了,飞船就会不再受到外界的力,向下飞向地球,最终落地。
但太空飞船是经常出入太空的,如果一直这样进入大气层的话,飞船很快就会被“摩擦”“磨损”没,所以人们就想出来了一个非常好的想法,那就是预先给飞船装上一个烧蚀板,当飞船进入大气层的时候,飞船的速度会受阻,摩擦产生的热量就会对烧蚀板进行烧蚀,这样摩擦力产生的热量和机体的速度就不会对飞船造成危害,所以飞船就不会被摩擦损毁,同样速度再大也不怕,直到飞船降落。
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