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独家:贝索斯的火箭进入了太空而非轨道——后者可要难多了

时间:2015年11月25日 信息来源:本站原创 点击: 【字体:

 

  中国太空网讯:杰夫·贝索斯的航天公司蓝色起源刚刚发射了自家的旗舰级火箭New Shepard并完成回收。火箭升至100公里高度并成功垂直降落地面。这是该公司在制造可重复发射火箭任务中迈出的重要一步,任务最终目标是搭载六名乘客进入太空并让火箭及太空舱安全返回。

  针对贝索斯Twitter上发布的成功宣告,埃隆·马斯克回应坚决捍卫自家公司可重复使用火箭的先进性,看来这一壮举引发了不少疑惑,包括一些质问,那便让我们探讨一番下面几个问题。


  哪里算太空?

  地球大气层高度越高,空气密度越小。但不存在空气密度突然降为零的某个点,即便到了国际空间站的高度,还会有一点稀薄的空气造成一点点阻力。

  那么,去到哪里才算“太空”?NASA认为人类到达80公里以上高度就算宇航员,可我个人认为把边界设为100公里更合适。在100公里高度处,都有足够空气使得飞机飞行,当然,为了在如此稀薄的空气中得到升力,你得飞快点儿。在这一高度飞行所需的速度甚至比在轨道运行还得快,因此,还不如干脆把飞机弄轨道得了。


  “太空”和“轨道”有哪些区别?

  首先要弄清楚,New Shepard是上去,然后再下来,其他航天器(如SpaceX的龙飞船)是上去,进入轨道,然后再下来。那么区别在哪?

  区别可大了。进入低地球轨道可不单意味着高度有所增加而已,航天器必须显著提速以进入轨道运动,可不是一句“速度快”就能了事。

  如果想送航天器进入低地球轨道(像国际空间站一样),需要能量一方面转化为重力势能让它升的更高,另一方面提供动能让它跑得更快。入轨所需的能量有89%转化为动能,仅有11%转化为重力势能。所以,进入轨道比进入太空可要难多了。


  宇航员会失重吗?

  通常认为宇航员会失重,因为他们身处太空。但这是不对的。事实上,他们没有完全失重——只是有失重的感觉。如果用数字说话,可以发现在轨道上所受的重力是地面的90%左右。所以,没错,空间是存在重力的。正是重力使得宇航员(以及航天器)在圆形轨道上运行。没有了重力宇航员将沿着一条直线被甩飞出去。

  那为何他们会有失重的感觉?简单来说就是人类对加速度的感知和对重力的感知相似,如果一个人在重力方向受到与重力大小相同的加速度,那他就会有失重的感觉。这就是某些游乐园“跳楼机”的原理,同理在电梯加速下行时的感觉也很奇妙。

  当火箭发动机关闭时,New Shepard的乘客开始出现失重的感觉。只要太空舱仅在重力作用下运动,他们就会有失重感(即便是朝上运动)。据蓝色起源公司表示,失重体验将持续4分钟,足够乘客吓尿吓吐(最起码换我会这样)。


  这一航天器必须经过再入阶段吗?

  如果将“再入”定义为“从太空前往非太空”,那答案是肯定的—— New Shepard就是这么设计的。不过,此“再入”非彼“再入”,跟航天器从轨道返回地球可一点儿不沾边。进入轨道意味着大幅提速,脱出轨道则意味着大幅减速,通常会借助空气阻力减速而非使用火箭助推。这就面临一个难题——高温。航天器前端压缩空气会令航天器变热发烫,因此隔热层非常重要,它可以确保航天器不在大气层中灰飞烟灭。幸运的是,New Shepard完全不必面临这种烦恼。


  这算太空旅游吗?

  去法国呆4分钟算旅游吗?那么,换做去空间里呆4分钟呢?当然,这可以看做是一次擦边的太空旅行,但如果我是游客,我会希望时间能长点儿。(Rhett Allain ,东南路易斯安那大学物理系副教授)

 


 


(作者:张翔)
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