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火箭是如何工作的?

  • 火箭仍然是通往太空的唯一途径
  • 太空旅行的最大挑战是火箭发射
  • 火箭在离开地球大气层之前要经过几个阶段

火箭是如何工作的:航天飞机 各种形状和大小的火箭仍然是人类进入太空的唯一方式,但你有没有停下来想过它们是如何工作的?在这篇文章中,我们旨在阐明这些飞船是如何逃离地球大气层并冒险进入无限的太空领域的。这些复杂的机器可能会使从地球表面起飞变得容易,但我们可以向你保证,这是一项艰巨的任务。下面是关于发射火箭离开地球进入太空的所有知识。

探索地球以外的宇宙一直是发明家和作家的梦想,但随着时间的推移和技术的进步,将人类带离地球的严峻挑战在20世纪前后变得明显起来。气球飞行被用作测试地球大气层的早期实验,当飞船飞得越来越高时。人们发现,在海拔越高的地方,大气变薄的速度越快。这让科学家和工程师们对“向上”旅行有了至关重要的了解。飞机和船只等依靠取代周围空气或水等物质推动前进的交通工具背后的技术,在这个应用中将毫无用处。

另一个巨大的问题是太空旅行带来的,内燃机也将变得无用,因为它们依赖氧气和燃料的混合物来产生动力。这显然是不可能的,因为太空中没有空气。这就是火箭发挥作用的地方。

火箭最初是作为战争武器或烟花发明的,它们只沿一个方向产生一种力,称为推力。这是基于反应和作用的原理,在这种情况下,由不稳定的化学物质产生的废气迅速通过火箭尾部。这导致火箭向相反的方向推进,不管它周围是什么介质。

让火箭成功地从地球到太空(并有望返回)的最后一个关键是在火箭上有一种被称为氧化剂的特定类型的化学物质。这基本上取代了太空中缺乏的氧气,并允许燃料持续燃烧,无论它是否在地球上。

作为第一批认真研究火箭的人之一(业余科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基)正确地指出,发射将是火箭面临的最大挑战。在这一点上,火箭拥有最大的重量(由它所需的氧化剂和燃料组成)和最高水平的推力,使它离开地面。

当火箭开始起飞时,它立即开始通过排气排出一部分质量,当重量减少时,同样的推力水平,它对火箭产生了很大的影响。齐奥尔科夫斯基在他的时代设计了许多不同的火箭设计,最终得出的结论是,最好的设置是具有几个不同“级”的垂直火箭。这些阶段包括一枚火箭通过每个级,在燃料耗尽的情况下沿着特定的距离经过它,然后分离特定的部件并继续上升。这一原理至今仍被广泛使用,它帮助火箭在整个发射过程中始终只携带所需的确切重量。

推导出一个非常复杂的方程来解释火箭想要完成的任何特定机动所需的推力。这包括被称为“比冲量”的东西——与燃料量相关的推力——这是任何火箭进入太空所必需的。

令人惊讶的是,许多卫星和航天器只能飞到近地轨道(LEO)以外的地方,因为那些注定要完全离开地球并探索太阳系的选定机器需要更高的速度提升。这是为了达到“逃逸速度”所需要的,“逃逸速度”是指船只永远不会被其重力拉回地球的速度。地球表面的逃逸速度为每秒6.9英里(11.2公里/秒),通常比在低轨道中运行的物体快50%。

你有火箭的经验吗?你认为它们是人类居住在其他星球的关键吗?我们很乐意在下方评论中听到你的想法!

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