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火箭在太空能干什么(为什么火箭可以正常工作)

火箭在太空能干什么(为什么火箭可以正常工作)让火箭脱离地球引力进入地球轨道,目前已经成为相对简单的事情,但是随着人类探索的范围越来越大,发射的太空人造物越来越多,进行太空飞行需要考虑的因素也越来越多。因此科学家一直希望在月球建立人类居住基地,并且将火箭发射站建立在月球。月球距离地球较近,方便日常补给,而且月球没有大气层、重力作用也远远小于地球,在月球发射火箭,将节约大量燃料,提高发射成功率。地球大气层中的空气,对于火箭发射来说并没有任何帮助。虽然空气中含有氧气,但是氧气含量仅有21%左右,火箭燃料在地球空气中,很难高效、快速燃烧,而火箭需要的速度非常快,因此火箭必须携带氧化剂,帮助燃料快速燃烧,短时间完成加速。我们在生活中使用的汽车发动机,和火箭发动机十分相似,但是汽车所需的速度较慢,因此不需要携带氧化剂,只需要利用自然空气,即可燃烧燃料,产生动力。地球上的空气不仅仅无法帮助火箭燃烧燃料,空气的存在,也会对火箭产生额外的阻力,地球的

从地球发射火箭,我们可以看到燃料燃烧产生的火焰。火箭发动机通过燃烧燃料产生动力,无论任何形式的燃料,燃烧都需要氧气,那么太空中没有空气,为何火箭还能正常工作呢?

事实上,火箭发动机的运行,对空气的依赖非常低,为了保证燃料可以充分燃烧,火箭在发射前,会携带液氧之类的氧化剂进入太空,通过高效率的氧化剂,确保燃料可以充分燃烧发挥出最大效率。因此即使进入太空,只要火箭中拥有液氧等氧化剂,就可以燃烧燃料,产生动力。

火箭在太空能干什么(为什么火箭可以正常工作)(1)

太空中的火箭,依赖燃烧和牛顿第三定律:

火箭发动机的设计,包含一个燃烧室,火箭的燃料以及氧化剂,会在燃烧室相遇发生化学反应,与燃烧室连接的是一个喷嘴,燃烧产物会从喷嘴处排出。

火箭燃烧室中的燃烧非常剧烈,会发生燃爆现象,将非常热的气体从火箭底部喷射出去,根据牛顿第三定律——互相作用的两个物体之间,作用力和反作用力总是大小相等方向相反。气体在从火箭尾部高速喷出的同时,也会给予火箭以及反作用力,从而让火箭产生加速度。

火箭在太空能干什么(为什么火箭可以正常工作)(2)

地球大气层中的空气,对于火箭发射来说并没有任何帮助。虽然空气中含有氧气,但是氧气含量仅有21%左右,火箭燃料在地球空气中,很难高效、快速燃烧,而火箭需要的速度非常快,因此火箭必须携带氧化剂,帮助燃料快速燃烧,短时间完成加速。

我们在生活中使用的汽车发动机,和火箭发动机十分相似,但是汽车所需的速度较慢,因此不需要携带氧化剂,只需要利用自然空气,即可燃烧燃料,产生动力。

火箭在太空能干什么(为什么火箭可以正常工作)(3)

地球上的空气不仅仅无法帮助火箭燃烧燃料,空气的存在,也会对火箭产生额外的阻力,地球的重力作用,也不适合火箭的发射。

因此科学家一直希望在月球建立人类居住基地,并且将火箭发射站建立在月球。月球距离地球较近,方便日常补给,而且月球没有大气层、重力作用也远远小于地球,在月球发射火箭,将节约大量燃料,提高发射成功率。

火箭在太空能干什么(为什么火箭可以正常工作)(4)

太空飞行,需要考虑多个因素:

让火箭脱离地球引力进入地球轨道,目前已经成为相对简单的事情,但是随着人类探索的范围越来越大,发射的太空人造物越来越多,进行太空飞行需要考虑的因素也越来越多。

首先就是避免太空轨道的物体坠落,火箭进入太空轨道,或者将人造卫星、空间站送入轨道,虽然已经进入太空,但是依旧会受到地球引力和地球大气层的影响逐渐减速,重新被地球引力捕获。

无论是火箭还是人造卫星、空间站,所有进入太空的飞行器,都需要携带额外的燃料,在轨道飞行过程中,通过燃烧燃料,利用牛顿第三定律获得加速,来提高轨道高度,避免坠落回地球。

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随着人类探索太空的距离增加,火箭搭载的燃料和火箭的重量,产生了恶性循环。

运载火箭想要在太空更快,走得更远,就需要携带更多燃料,但是携带燃料和氧化剂,就意味着火箭重量增加,燃料的加速效率变差。

因此在执行远距离太空发射任务时,科学家还需要考虑火箭燃料的比冲问题,适当增加燃料,让燃料能够发挥出最大的推力效果,从而降低航天发射成本。

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总结:

太空中并没有空气,但是火箭在太空中也可以高速飞行,这归功于火箭携带的液氧等氧化剂,以及牛顿第三定律。火箭能够高速将燃料燃烧所产生的气体喷射出去,就可以获得相应的反作用力,帮助火箭加速前进。

但是使用燃料的火箭,终究不适合长距离的太空探索,化石燃料一方面不利于节能减排,另一方面也无法支持运载火箭长时间飞行。目前科学家正在实验的“太阳帆”,可以利用太阳光产生推力,清洁而高效的航天能源,必然是未来航天的发展方向。

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