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中国空间站为什么不会掉下来?

来源:www.haichao.net  时间:2022-06-19 23:55   点击:200  编辑:宇文鹏   手机版

因为中国空间站上装了26台发动机,其中有4台发动机保证不让空间站不掉下来。

空间站的运动速度并没有达到每秒7.9公里的速度。从理论上讲,空间站的运行速度只要达到每秒7.9公里的速度就不会掉下,但通过空间站不会采用每秒7.9公里的速度,只是采用每秒7.8——7.9之间的速度。(国际空间站的速度是每秒7.8公里)

原因是空间需要和很多航天器对接,对接的时候航天器会与空间站进行碰撞,而这个碰撞会导致空间站加速。一旦空间站加速的速度超过每秒7.9公里,就会脱离地球引力控制,飘向外太空。

由此避免这种情况发生,由于通过空间站的运动速度并不是一直保持7.9公里每秒,而是稍微低于这个速度。

但是空间站的运行速度一旦低于每秒7.9公里,就会被地球引力往下拉,由此空间站每天都会往下掉,国际空间站每天会往下掉100米——150米。

为了保证空间站不掉下来,每隔一段就是就会对空间站进行加速。由于空间站的运动速度是低于每秒7.9公里的,所有受到微重力影响,会往下掉。

其实除了微重力会导致空间站往下掉之外,稀薄的大气同样会对空间的运动速度进行减速,而空间站一旦速度降低,那么会加速往下掉。

为了保证空间站不会掉下来,由此在空间站上装上推进器,每隔一段时间就会对空间站进行加速,通过加速来调整空间站的轨道高度。

当空间站速度每秒大于7.9公里时,空间站轨道就会变高。

中国空间站不会掉下来得益于4台轨道加速发动机。中国空间有26台发动机,其中有22台发动机是用于纠正飞行姿态的,只有4台发动机是用于轨道加速的。

中国空间站用于轨道加速的发动机就是大名鼎鼎的霍尔推进器,每台加速器的推力是800毫牛。别小看800毫牛的推动,在太空中没有引力、没有空气阻力,800毫牛的是非常大力气了,4台霍尔推进器每天只要启动几秒,就可以给空间站带来足够的速度,从而让空间站回到原来的轨道上。

另外说一下,中国空间站使用的霍尔推进器是电推的,不是使用化学燃料的,比当前国际空间站的推进器先进。

空间站掉不下来主要是因为速度快!当达到了第一宇宙速度时,航天器就会一直环绕地球飞行。

在具体展开分析这个问题之前,我们先来做一个简单的实验。选一个天气晴朗没有刮风的白天,在太阳最烈的正午,拿几颗小石子到房顶上。

然后沿着平行地面的方向,使劲往前扔石子,注意观察石子的飞行路线。接着用更大的力气扔石子,同样观察它的飞行路线。

接连尝试几次扔石子后,你会发现扔石子的力度不同,石子飞行的距离也会不同,但最终都会落到地面。你可能会说,这不是废话吗?力气大当然扔的远,地球有引力肯定会落到地面。

现在发挥一下想象力,我们知道地球是圆的,如果你扔石子的力气足够大,大到可以让石子一直往前飞,甚至绕地球一圈又回到你扔石子的位置,这会出现什么情况?

不要觉得这个实验无聊,这可是牛顿在思考万有引力时,设想过的一种情况,而人造卫星就是根据这个原理,不停的在太空之中绕地飞行。

当然了,实际情况要复杂一些,我们要排除空气的阻力,还要保证扔石子的力气足够大,让石子的速度够快,至于为什么要选在太阳照射最厉害的正午时分,主要是因为这样可以把你晒得更黑一些!

开个玩笑!咱们言归正传,中国的空间站为什么不会掉下来?这主要是因为它的速度够快,而且所处的高度几乎没有阻力。

1、第一宇宙速度让空间站能够绕地飞行而不会掉下来空间站在距离地面400公里的高空,以大约7.9公里/秒的速度绕地飞行,绕地飞行一圈大约需要90分钟,一天可以环绕地球飞行16圈,不断的经历昼夜交替。

这里面有两个数据非常关键,一个是7.9公里/秒的速度,一个是400公里的高空。

7.9公里/秒是啥?这是第一宇宙速度!在万有引力运动规律下,人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小发射速度,分别称为第一宇宙速度(牛顿称之为环绕速度)、第二宇宙速度(脱离速度)和第三宇宙速度(太阳的逃逸速度)。

当航天器发射的速度达到第一宇宙速度7.9公里/秒时,就可以不断的绕地飞行而不会落下来,但仍然受地球引力控制。

当速度达到第二宇宙速度11.2公里/秒时,航天器就可以脱离地球引力,进入太阳轨道,像行星一样围绕太阳公转。

而想要摆脱太阳的束缚冲出太阳系,向更加浩瀚的宇宙前进,则至少要达到16.7公里/秒的第三宇宙速度。

2021年4月29日,长征五号运载火箭托举中国空间站天和核心舱,从海南文昌航天发射场升空。天和核心舱的发射,是中国空间站建造的首战。

中国空间站的各个舱段,就是靠着长征五号系列火箭发射升空的,空间站7.9公里/秒的速度,就是长征五号提供的。

长征五号系列运载火箭,是我国新一代大推力液体运载火箭,直径为5米,总长度将近57米。火箭的起飞重量约870吨,起飞推力超过1000吨,最高速度可以超过11.2公里/秒,“天问一号”火星探测器就是长征五号遥四火箭助推升空的。

总之,中国空间站掉不下来主要是因为它的飞行速度,达到了绕地飞行的最低速度,也就是第一宇宙速度7.9公里/秒,而提供这个初始速度的是我国的长征五号运载火箭。

有些朋友可能感到困惑,就算空间站拥有了第一宇宙速度,那它为何可以一直绕地飞行啊,难道可以一直保持这个速度?也没看到空间上有助推系统一直提供动力啊?

这就跟空间站所处的高度有关了。

2、中国空间站所处的高度,可以让它一直保持绕地飞行的速度文章开头提到的扔石子实验,石子坠落到地面的原因,除了受地球引力的影响,还有一个因素让石子的速度变慢了,那就是空气的阻力。

中学物理上有个知识点,大概意思是如果没有作用力力作用在运动的物体上,那么该物体会保持匀速运动。

我们来简单分析一下中国空间站的受力情况:

首先是地球引力,以空间站的高度是不可能脱离地球引力的,而且跟在地面上的引力相差不大。很多朋友对这一点表示质疑,他们认为空间站上是失重环境,相当于没有重力,怎么可能还有地球引力?

但实际情况是,空间站上并不是没有重力,而是高速飞行产生的离心力,和地球重力达到了平衡状态,可以理解为相互抵消了。所以空间站有一个离心力,这个力的大小和地球引力是相等的,这也是空间站绕地飞行不掉落的原因。

那么空间站是否像在地面上一样,飞行时受到来自空气的阻力呢?

其实距离地面400千米的高空,已经是接近真空环境了,那里几乎没有空气,也就不会有阻力。但是空间站所处的高度,又不完全是真空环境,那里还是有非常少量的空气成分。

这对空间站短时间飞行并没有什么影响,但是长期飞行还是会降低空间站的速度的。根据国际空间站的观测数据,国际空间站大概每个月会会下降两公里的高度,速度也会变慢一些。

因此为了防止空间站坠落,每过一段时间,都会打开动力系统,将空间站推回到适当的高度和飞行速度。

所以说,空间站所处的400千米高空,几乎是一种真空环境,没有任何阻力可以降低它的飞行速度。即使有微小的影响,也可以通过空间站的动力系统进行适当调整。

3、无论是空间站,还是舱外行走的宇航员,都是有可能“掉下来的”前面介绍了空间站不会掉下来的原因,但事实上,如果人们对空间站不管不顾,任其自由飞行,总有一天是会掉下来的。比如空间站每过一段时间,就需要助推系统,将它抬到原来的高度,这一点前面已经介绍过,就不再赘述。

我们重点说说宇航员舱外行走时,有没有可能会“掉下来”。

迄今为止,航天员执行太空行走任务时,还也出现过脱离空间站的情况,这跟一系列的防护措施有关。

航天员出舱行走,舱外航天服上会有两个一米左右的绳子,绳子一头连接航天服,另一头有一个“勾子”。航天员舱外移动时,每移动一步,就要用两根安全绳交替挂在空间站舱外的把手上。

除了这两根随身移动的安全绳,还有一条较长的安全钢索,始终连接着航天员和空间站。如果不小心脱手没抓住空间站的把手,航天员可以靠着这跟安全钢索返回舱内。

但如果航天员一不小心,真的发生了脱离空间站的情况,而且安全绳和安全钢索全部都断掉,使用机械臂又够不着,也就是说航天员无论如何也无法返回空间站舱内。那么他最终会飘向哪里呢?

其实我们前面已经分析过,脱离了空间站的航天员,一开始会保持同空间站一样的速度和高度绕地飞行。但过一段时间之后,由于受到轻微的阻力,速度和高度都会下降。

而当飞行速度降低到7.66公里/秒以下,航天员就会向地球的方向坠落,进入大气层之后,在大气摩擦的高温下,像一颗流星一样,在星空中划过!

有些观点认为脱离了空间站的航天员,有可能会飘离地球引力范围,甚至飘出太阳系,坠落在某颗地外星球上。

这种观点显然是错误的,因为从空间站脱离的航天员,不可能达到11.2公里的第二宇宙速度,也就不可能脱离地球引力,更别说冲出太阳系了。他最终的结局,只能是地球大气层!

4、总结一下1、空间站以第一宇宙速度在飞行,所以在地球轨道上不会掉下来。

2、空间站位于距离地面400公里的高空,此处是真空环境,没有空气阻力,空间站可以一直保持第一宇宙速度。

3、但是400公里的高空,并不是绝对真空,空间站每过一段时间,就要靠助推系统将自身的高度抬升到原来的位置。

4、如果航天员不小心脱离了空间站,最终会坠落到大气层,绝对不会飘离地球轨道,更不会飘到太阳系以外。

关于这个话题就介绍到这里,读者朋友们有其他观点的,欢迎在下方评论区写下你的看法!

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