火箭沿着弯曲的轨迹升空,为什么不是直的轨迹呢?
因为沿着弯曲的轨迹上升,可以减小空气阻力,否则会造成大量的能量损失。
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大多数火箭的主要目标是到达行星的轨道并停留在那里。在行星的轨道上,行星的引力足够大,可以防止火箭漂移到外太空,而引力又足够小,因此火箭不必燃烧大量的燃料即可避免自身坠落回地球。为了进入轨道,火箭首先开始向其侧面倾斜,然后逐渐增加该倾斜,直到达到围绕地球的椭圆轨道。
火箭凭借其自身的发动机和与之相连的固体助推器(在发射后不久即被抛弃)以巨大的向上推力垂直发射。发射后,火箭的爬升最初很慢;但在上升的第一分钟结束时,火箭以惊人的的速度运动。在空中飞行时,由于空气阻力,火箭会损失大量能量,因此,当大部分燃料耗尽时,需要确保其达到足够高的高度。这就是为什么火箭最初飞得非常快的原因,因为它需要在尽可能短的距离内越过最厚的大气层。
我认为,关于火箭发送轨迹的大部分困惑是基于这样一个普遍的假设,即大多数火箭只是想避免地球的重力而到达“太空”。尽管从技术上来讲这不是错误的,但它无法真正描述这一过程。首先,您应该了解太空并不是那么遥远。在高于地球100公里的高度上则被正式认为是太空。因此,并不是说火箭只是想到达太空,因为他们实际上可以使用更少的燃料做到这一点。大多数火箭真正想要做的是进入地球的轨道。
优化航天器轨迹以使其达到所需路径的这种技术称为重力转弯或零升程转弯。 它可以让火箭利用地球的重力而不是自身的燃料来改变方向。火箭因此节省的燃料可用于水平加速,以达到较高的速度,更容易进入轨道。 简而言之,如果火箭想进入地球轨道,它必须在发射后弯曲其轨迹。如果它不这样做,并继续直线上升,最终将达到燃料用尽的地步,极有可能最终会像陨石一样砸回地球。
因为地球在自转,火箭在升空的时候会有一定的惯性,所以火箭沿着弯曲的轨迹升空,而不是直的轨迹。
这需要参考第一宇宙速度,且地球在自转,弯沿着弯曲的轨道会以最小的空气阻力穿过大气层,节省燃料和资源。
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