太空飛行器能否低速進入大氣層

時間 2021-06-20 14:30:18

1樓:

又看了一遍,貌似審題錯了,題主想問的應該是返回而不是發射。

回答還是:理論上可以,但比發射還昂貴,貴到一開始我都沒往這方向想= =。

發射的時候至少燃料是在地上的,返回你還得先把燃料發射上去...

像地球這種大天體的著陸問題,有個大氣層幫你減速是極好的,溫度高一點完全可以忍受。不信你找個做火星著陸的問下....

10.28筆記:

嫦娥五號就要實驗樓上說的打水漂技術了。

以下是審錯題的答案。。= =

理論上是可以的。

假如給太空飛行器乙個持續的推力來抵消引力作用,則太空飛行器相當於太空無重力下的狀態。此時讓太空飛行器以較低的速度離開大氣層,這在理論上是沒什麼問題的。

那為什麼沒人這麼做呢?

我們來簡單計算一下代價問題:

1. 在傳統方式下,我們僅僅需要將太空飛行器加速到第一宇宙速度7.9km/s以上就可以了(忽略空氣阻力等因素)。

假如我們要將太空飛行器加速到8km/s的速度,液態火箭火箭噴氣速度為4400m/s[1],那麼剩餘的有效載荷質量比為:

=16.23%

2. 按題主的設想,假如太空飛行器的速度保持在高鐵速度(300km/h)離開大氣層(距離地面100km以上[2])需要多少燃料呢?

液態火箭比衝為450秒,那麼抵消地球引力需要的燃料為(1/450)m0/s;忽略太空飛行器加速到高鐵速度的燃料消耗。

則最終太空飛行器離開大氣層時的剩餘有效載荷為:(449/450)^(100000*3.6/300)=6.93%;

注意:這僅僅是離開大氣層的消耗,離開大氣層後由於太空飛行器的低速,仍然需要保持推力或者加速到略低於第一宇宙速度才能保證太空飛行器不落回地表,僅僅是減小了大氣層中運動的氣動阻力做功,降低了表面溫度。

所以,理論上雖然行得通,但實在是太浪費了。

最後,是不是說這種設想就沒有意義了呢?

我覺得不是的,只是用發動機推力來抵消地球引力實在是太昂貴了。假如我們換一種廉價的方式來抵消呢?[3]

[1] 比衝

[2] 大氣層

[3] 太空電梯

2樓:Carl

現在彈道再入式的太空飛行器已經在逐步退出歷史舞台,新一代的空天飛行器在逐步取而代之,它們是不需要進行彈道式再入,可以像飛機一樣著陸,所以不存在此問題。

至於以大推力保持太空飛行器低速進入大氣層,由於太空飛行器自身結構所能承受的過載大小的限制,是不能無限的增大的,所以高速是不可避免的,區別只是再入的時間問題,同樣的初始速度,如果太空飛行器的再入時間比較長的話,最大的熱流密度就比較小,由於時間的增加總熱量增加,對於防熱層的厚度又有了要求。如果再入時間比較短,最大熱流密度比較大,總加熱量比較小,這就對於防熱層的耐燒蝕效能要求比較高。

阿波羅飛船的再入採用的就是第一種思想,增加再入的時間,其再入的軌跡為跳躍式的,飛船以比較小的再入角再入,由於大氣的公升力作用,使得飛船下降到一定距離的時候重新飛出大氣層外,然後由於重力的作用,重新再入,這時候飛船的速度已經明顯減少,降低了最終下降段對於降落傘的要求。

3樓:

低速不具有環繞地球的能力,環繞地球的最低速度是第一宇宙速度7.9km/s,因此無法從地面上製造乙個低速上太空的物體,也就是說起始速度會很大。

隨後是發動機的比衝和所攜帶的燃料,即其減速的能力以及太空飛行器所能承受的最大加速度,如果加速度足夠大且太空飛行器能夠承受如此大的加速度則可能能夠實現。

但是由此帶來的系統複雜度和空間要大不少。現今返回式太空飛行器已經很少了,這方面也沒太多資料。

源於外太空的物體可能存在相對速度比較低的情況。

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