一直以來,網(wǎng)絡(luò)上有很多人都認(rèn)為美國上個(gè)世紀(jì)的成功登月是一個(gè)假新聞,原因是因?yàn)樽罱鼛资陙砜茖W(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá),然而再也沒有任何宇航員登上月球。更重要的是,人類從地球上發(fā)射到月球上時(shí),需要用到火箭助推,而月球表面沒有任何火箭發(fā)射器,那么到達(dá)月球表面的宇航員究竟是怎么返航的呢?
在了解宇航員如何從月球上返航之前,我們先了解一下為什么宇航員登月要使用火箭助推。
牛頓曾經(jīng)做過一個(gè)思想實(shí)驗(yàn),他認(rèn)為,如果在一個(gè)高山上架設(shè)一個(gè)足夠理想的炮臺(tái),該炮臺(tái)可以發(fā)射任意速度的炮彈。
如果炮臺(tái)發(fā)射的炮彈速度較低,那么炮彈會(huì)呈拋物線一樣,飛到一定高度會(huì)再次落到地面上。
如果炮臺(tái)發(fā)射的炮彈速度足夠快,那么炮彈將永遠(yuǎn)也不會(huì)落在地面上。原因是因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)球狀,如果炮彈發(fā)射的速度足夠快,那么炮彈每下落100米,地球表面也會(huì)下落100米,所以炮彈永遠(yuǎn)不會(huì)落在地球上。
牛頓還認(rèn)為,如果把炮彈的速度再提高一些,可能該炮彈就會(huì)掙脫地球的引力,飛向太空中。
事實(shí)上,牛頓的思想實(shí)驗(yàn)后來被人證實(shí),人造衛(wèi)星就是牛頓思想實(shí)驗(yàn)中的永遠(yuǎn)不會(huì)落在地面的炮彈;而人造宇宙飛船則是會(huì)掙脫地球引力的炮彈。
其中人造衛(wèi)星的速度,至少要達(dá)到第一宇宙速度,而人造宇宙飛船的速度至少要達(dá)到第二宇宙速度。人類想要飛往月球,至少要達(dá)到第二宇宙速度,地球的第二宇宙速度至少要達(dá)到11.2千米/秒。在地球上,任何飛行器的速度都無法達(dá)到該速度,只有利用火箭助推,才可以使飛船速度達(dá)到第二宇宙速度,擺脫地球的引力飛往月球。
但是我們知道,月球上是不毛之地,不僅沒有人類,也沒有火箭發(fā)射場(chǎng)以及發(fā)射火箭必備的各種建筑,那為什么宇航員還能夠從月球上返航呢?
其實(shí)在月球上返回地球,根本不需要火箭助推。原因也和第二宇宙速度有關(guān)。
相對(duì)于地球而言,月球的質(zhì)量并不大,而質(zhì)量的大小直接決定了引力的大小,所以月球的引力也比較小,在月球上蹦一下時(shí),跳的會(huì)比地球要高得多。
第二宇宙速度的大小和星球自身的引力有關(guān),所以想要擺脫月球的引力,并不需要達(dá)到11.2千米/秒的速度,而是2.38km/s。
更重要的是,月球距離地球并不算太遠(yuǎn),在地月系統(tǒng)中,地球的引力占據(jù)主導(dǎo),飛船速度甚至不用達(dá)到第二宇宙速度,只用達(dá)到月球的第一宇宙速度1.8km/s即可。
阿波羅11號(hào)逃離月球表面時(shí),就沒有使用火箭助推,而是他們所乘坐的飛船有一個(gè)登月艙。
登月艙又分為兩個(gè)部分,一個(gè)是下降階段的登月艙,一個(gè)是上升階段的返航艙。
當(dāng)宇航員執(zhí)行完月球表面的任務(wù)時(shí),會(huì)乘坐返航倉,并與下降階段的登月艙分離,讓登月艙留在月球表面,原因是為了減少重量。
返回艙下面會(huì)噴發(fā)氣體,利用推力使返回艙速度達(dá)到月球第一宇宙速度1.8km/s,由于月球上大氣稀薄,所以空氣阻力幾乎為零,同樣的燃料之下,飛船上升的速度更快。
當(dāng)返回艙達(dá)到月球的第一宇宙速度時(shí),此時(shí)飛船會(huì)圍繞著月球轉(zhuǎn)動(dòng)。而在月球軌道上,控制艙以及服務(wù)艙停留在這里等候著對(duì)方,等到兩者匯合時(shí),登月艙會(huì)重新與服務(wù)艙以及指令艙對(duì)接。
服務(wù)艙和指令艙會(huì)運(yùn)行到地球軌道,并在地面指揮臺(tái)的指揮下,宇航員們集中到指令艙內(nèi)返回地球,完成整個(gè)登月的全過程。
從月球上返回不用使用火箭助推也能離開,原因是因?yàn)樵虑虻囊μ。灾劣诘谝挥钪嫠俣炔⒉桓?。再者,在地月系統(tǒng)中,地球引力才是占據(jù)主導(dǎo)地位。種種因素之下,使得即使月球上沒有助推器,宇航員也能返回地球。
但同樣的方法不能用在火星上,原因是因?yàn)榛鹦琴|(zhì)量較大,導(dǎo)致逃逸速度也較高,僅憑人類的飛行器無法達(dá)到火星的逃逸速度。再加上火星距離地球較遠(yuǎn),所以飛行器無法利用地球引力返回地球,因此在火星上,只有建設(shè)火箭發(fā)射器,才能夠保證人類順利返航地球,因此目前并沒有開展載人飛向火星的計(jì)劃。
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