火箭靠什么在没有空气的太空里前进
火箭可以将航天器送入环绕地球的轨道,也可以将卫星和各种探测器送入太空。当我们谈论火箭时,我们想到的是太空飞行。事实上,在房间里飞行的气球也可以变成火箭。
我们都玩过这个游戏:先吹气球,然后收紧开口,然后放开。气球会爆炸,朝相反的方向冲出。另一个简单的例子。如果在平滑的轨道上有一辆小车,车的尾部会配备一把机枪。每当机枪射出一颗子弹,汽车就会向前移动一点。随着子弹一颗一颗地射出,汽车的速度越来越快。可以想象,每当机枪向后发射子弹时,汽车都会受到向前的推力,这是子弹对汽车的反作用力。这也是火箭前进的制动机制。
为了将航天器送入太空,火箭发动机必须具有强大的动力,工程师必须根据特定的原理设计发动机。第一个详细描述这一特殊原理的人是17世纪末英国的伟大科学家艾萨克·牛顿。牛顿定律主要描述万有引力定律和物体的运动。他的第二定律和第三定律的内容具体描述了物体的力和运动之间的关系,从中我们可以知道火箭是如何在太空中前进的。牛顿第二定律指出,运动物体的力取决于其质量和加速度。因此,为了获得全功率火箭,它必须确保每秒喷射大量高速材料。
牛顿第三定律说,只要两个物体之间存在力,力和反作用力就必须成对出现,大小相等,方向相反。就火箭而言,火箭的推力同时向前推进。运载航天器的火箭将燃料燃烧产生的气体推回,以获得前进动力。事实上,无论什么东西被向后推——它可以是固体粒子、液体,甚至原子或质子、中子和电子——都可以获得正向功率。
有些人可能认为火箭通过喷射气体推动周围环境中的气体来获得反冲力,但他们并不认为喷射气体本身使火箭具有如此强大的力。事实上,由于太空中没有空气,火箭在前进时不需要克服空气阻力,因此前进比在空气环境中更容易。此外,火箭表面与周围环境之间的摩擦力为零,这意味着火箭在启动后不会有任何阻力使其减速。此外,太空中的航天器不受重力影响,没有重量,因此即使是很小的推力也可以使航天器获得很高的速度。