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航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

2019-10-06来源:开心聊情感

只要有燃料,我们可以一直给航天器加速。但在科学上有个奇怪的现象:有时候减少燃料,反而能提高航天器的最终速度。

航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

道路千万条,能量守恒第一条。直接不考虑飞船能携带多少燃料,只考虑携带燃料上太空消耗的能量,以及携带燃料消耗的动能。

航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

先看获得的能量:燃料产生的能量。

再看为了携带这些燃料需要消耗的能量:有携带燃料脱离地球引力的能量,也就是重力势能。还有燃料燃烧从喷气口喷出后保留的动能,这一项能量复杂一点,下文详细解答。

航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

不管燃烧还是核能量,都是向后喷出物质推进航天器。假如喷出速度是1000,当航天器的速度达到1200时,喷出的物质其实还以200的速度向前运动。这些燃料不但没有提供能量,反而消耗能量:它们释放的能量都不足以偿还燃烧之前获得的动能!

航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

如果燃料消耗的能量比它产生的能量还多,不带它反而飞得更快。一些低热值燃料,提供的能量比获得的重力势能还少,多带一克上太空都是浪费。

航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

提高航天器的速度那么难,不是地球上的燃料不够,而是燃料的档次太低。所以《流浪地球》只能用核动力,烧煤是不行的(即使地球煤矿不限量供应)。

航天器在太空飞行时没有阻力,为什么不能实现一直加速呢?

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