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宇宙飞船为什么飞不出太阳系呢??

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1 个回答

admin - 书生,情报局长
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宇宙飞船为什么飞不出太阳系呢?

并不是飞不出去,只是速度太慢.光的速度大约每秒30万公里,假如宇宙飞船速度大约每秒20公里.如果认为太阳系半径为2光年(奥尔特云最外),那么宇宙飞船要飞3万年才能飞出太阳系.如果到达比邻星等其他星球,大约要6万年以上。

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一般冥王星并不被认为是太阳系的边界,因为冥王星周围和之外还有很多绕太阳转的星体,形成柯伊伯带和奥尔特云.旅行者1号已经走到星际空间,实际上指的是旅行者一号离开了日光层(离太阳150亿公里),也就是太阳发射的带电离子形成的带电离子泡.旅行者一号周边的带电离子密度和星际介质已经基本相同,但是旅行者一号仍然在太阳的引力范围之内.

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为什么宇宙飞船飞得这么慢呢?

首先你要知道每秒20公里已经非常快了,地球上宏观物体一般只有化学火箭能达到这么快速度.牛顿力学告诉我们,要想获得快的速度,你得有力持续不断的推动.然而并不存在这样一个力恒久的推动火箭.火箭必须依靠反冲,换句话说,火箭必须携带燃料,往后喷出高速气体,才能获得反冲力使得自己前进。然而,高速气体的速度最快也就每秒几千米。由于火箭必须自带推进剂,所以通过计算得知,火箭的末速度和自身携带的推进剂成指数关系。换句话说,速度每提升一倍,火箭自重得增加好几倍。最后即便火箭携带整个地球质量的推进剂,也不能达到很快的速度。因而,客观上的火箭一般只能加速到几十千米每秒.

下图为理想火箭推进剂和末速度关系,遵循理想火箭方程:

ve是高速气体速度,m0为推进剂质量,m为载荷,为速度变化,Propellant specific impulse 是比冲,也就是火箭发动机单位重量推进剂产生的冲量。一般在200~400左右。

横坐标为单级火箭推进剂和载荷质量之比。纵坐标为末速度(20000ft/s=6.096km/s)

可见,单级火箭很难把载荷带到很高速度(>7km/s).因而通常的火箭都是多级的,通过抛掉不需要的质量使得剩余火箭速度更快.但是火箭也不能无限的增加级数,否则系统太过复杂,目前以三级较为普遍。

顺便图示下旅行者2号和新视野号的速度曲线,在一开始它们的速度都远超第三宇宙速度。但是由于太阳引力,这两个飞船速度都会逐步变慢,即便这两个飞船都使用了“引力弹弓”加速(

如何理解引力助推(引

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