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为什么宇宙飞船返回地球一定要那么快?

 听涛小主 2017-11-19

宇宙飞船返回地球要看是什么样的宇宙飞船,如果是近地轨道的那种,比如神舟、联盟等,返回地球的速度不会超过第一宇宙速度。如果是阿波罗登月飞船,那么速度可解决第二宇宙速度,这与返回的轨道有关,处于什么的轨道,对应什么样的速度。不论如何,宇宙飞船返回地球都需要反推制动。我们假设太空中有一个相对地球静止的飞船,如果它要向某个方向运动,就需要向反方向以一定的速度抛射一定质量的物体。这个物体一般是火箭发动机的燃气,我们称之为工质,由于动量守恒,飞船会获得向前的速度(动量)。

动量和冲量单位相同。所谓冲量,就是作用力效果随时间的积累。换言之,如果物体的动量发生改变,物体必然会受到力的作用。这里飞船收到的就是发动机的“推力”。如果飞船要减速、停下来,那么就需要向反方向抛射物体。这是飞船的速度会逐渐减小,直到停止。对于重返大气层的飞船,在进入返回轨道的时候就需要发动机制动,降低速度,精确控制切入大气层的角度,不然飞船就会如同水漂一样被稠密的大气层反弹出去,无法返回。在地月系内运行的宇宙飞船速度都不快,而一些掠过地球、通过其他行星引力加速的飞船,返回地球就不是这样了。

这样的探测器或者飞船还会受到各种天体的引力作用,其运动会更加复杂。比如美国宇航局的朱诺木星探测器,利用火星进行两次引力加速,第二次掠过地球的速度超过了第二宇宙速度。但是目前的飞船运动控制,基本原则还是建立在牛顿三大定律和动量守恒之上的。

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