宇宙飞船能否从弹道内发射?在地上的弹道内预加速,从而省去初级火箭?

宇宙飞船能否从弹道内发射?在地上的弹道内预加速,从而省去初级火箭?

一,宇宙飞船能否从弹道内发射?在地上的弹道内预加速,从而省去初级火箭?

不知道题主的意思是不是指用内弹道的方式发射。一般来说,内弹道指的就是在枪管或者炮管内的运动轨迹。所以我在这里把题主的问题理解成,能不能用轨道或者长炮管加速,让航天器发射入轨,或者省去一级火箭。

如果地球没有大气层,那么我们需要在地面将火箭用轨道加速到大约7900米每秒的速度,就可以让它不再落下,一直环绕地球。这样看来,只要轨道够长,再弄个磁悬浮啥的,达成这样的目标还是比较容易的。

但现实中我们的地球有大气,空气阻力非常的“玄学”,在火箭在地面达到数倍音速之后,阻力就相当大了。这时即使想在海平面高度保持两三倍音速都很困难,速度也就在1000米每秒以内。而且在这个区间还会遇见热障,大部分航空器都会在2.5倍音速遇见散热问题。

所以那些导弹都要飞得高高的才可以保持高速,因为高空的大气稀薄一些,阻力小一些。

但是这个小也是相对的。比如在距离地面5到8万米的高度上,这里的空气密度已经非常小了,再往上一点就是地轨道卫星了。在这里以我们所需要的速度飞行,还会遇到黑障,周围的空气会被加热到等离子状态从而屏蔽电磁信号。

我们的珠穆朗玛峰才8千米,距离8万米还差很多。要用内弹道的方式发射卫星,那么需要有一个高过珠穆朗玛峰十倍的炮管轨道。很显然目前不太现实。

在地面即使能造出来这样的轨道炮管,那么火箭在出膛接触空气的一瞬间,所遇到的阻力和撞到地面上差不多。

所以目前还没办法用内弹道的方式发射火箭。也许有一天我们会在珠穆朗玛峰上搭建轨道,那还是可以省一些燃料的。

理论上,宇宙飞船从哪里发射都可以,只要能够达到指定的速度,或者只要动力足够,慢慢飞也能飞出地球。所以,关键在于发射的经济成本、时间成本、能量成本

1、飞船弹道发射原理

目前的飞船或者火箭发射都是采用火箭发动机作为动力来源,四周是空旷的空地。这种发射方式的一个显著缺点就是,很大一部分的能量耗散于周围的空气中。如下图所示,发射过程中,即使距离20m远的地方,也受到火箭喷射力的影响。也就是说,很多的能量并没有用来加速火箭。

弹道发射如同发射子弹一样。撞针击打子弹尾部,引爆内部火药,子弹头从火药那里获得动能,高速向前飞行,如下图。由于枪管是个半密封的空间,火药爆发出来的推力,几乎全部被用于推动子弹的高速飞行。对于发射火箭来讲,同样可以利用这样的原理,以达到节省动力的目的。从基础原理上来讲,弹道发射火箭完全可行。


2、弹道发射经济成本

第一宇宙速度为7.9km/s,通过多级火箭发射才能够达到。一般,单级火箭能够达到4.5km/s的速度。想要保证弹道出口速度实现初级火箭的速度,很显然,这个弹道超级巨大。而且,并没有省去初级火箭。因为,依然需要初级火箭的爆发力来推动。可以确定的是,半封闭的弹道可以让初级火箭做的尽可能地小。

就像导弹发射井一样,这个半封闭的发射井需要具备足够的强度,并且能够耐高温。这就需要大量的经费,包括研发、设计、制造、维护等等。要实现4.5km/s的高速,这个发射井的高度还需要足够的长。这个经济成本可以用天文数字来衡量,省下来的燃油费根本不够。


3、弹道发射时间成本

一旦类似于导弹发射井的设备建造完成,从发射时间成本上来看,火箭依然还是那个火箭,只不过初级火箭能量可以少带一些。整体上,并没有缩短发射的时间。当然,如果同样的火箭,通过弹道发射,那么初级火箭还没用完的时候,就已经达到了4.5km/s。从这角度来说,时间大概能省那么十几分钟。

然而,我们并不是每时每刻都在发射火箭,毕竟一枚火箭造价不菲。据统计,2016年全球火箭发射量为85次,我国发射24次,占了27%。为了这20多次的发射,去建造一条弹道,显然是不合适的,省下的时间成本不足以抵消经济成本


4、弹道发射能量成本

以初级火箭为例,初级火箭脱落的速度为4.5km/s,此时火箭的动能为10125mkJ,其中m为火箭质量,假设不变。空旷的火箭发射跟弹道火箭发射相比,存在着较多的能量耗散。我们假设有一半的能量都耗散于周围空气中。这种情况下,弹道发射的能量每次可以省一半。但是,这省下的能量仍然不足以抵消建造的经济成本。


5、总结

从基础原理上来讲,火箭弹道发射完全可行。但是其建设的经济成本太过巨大,不足以抵消弹道发射带来的优点。未来,火箭发射向私家车一样普及时,弹道发射就可以建设了。

谢邀!

弹道都是抛物线的,在大气候范围内进行,而且单个导弹就可完成。

航天飞船动力火箭,耍满足三级速度配置,以冲出大气层,把卫星等送达指定轨道。一般要有三级火箭接力推送。

如果只用一级火箭,在发射时预加速,目前还不可能。因为发动机动率仍是有限的,它比比不上液氧爆轰的能量。

只有通过三级火箭,每一级爆轰能量,逐级递进,一级比一级功率强大,才可以脱离地球引力,冲出大气层,送达轨道或与太空舱对接等。

2019--11--20

仅以当前人类掌握的技术而言,宇宙飞船在宇宙中飞行主要是惯性的作用也就是动量守恒定律的作用,因为目前人类技术飞船的燃料已经在飞船起飞加速的过程消耗的差不多了,剩下的也仅仅用以飞行姿态调整和航线调整,而不是大范围的加速,宇宙飞船只有在加速的过程中才是作用力与反作用力实现的。

宇宙飞船利用化学燃烧,使燃烧气体体积急剧膨胀,喷射燃烧气体的作用力,产生反作用力使宇宙飞船加速.像星球大战里面那些飞船自由地翻滚折返 是可以的,但是并非是靠飞行翼,而是靠姿态控制火箭喷口,这种喷口一般比较小,一般很难注意得到,但需要指出的是,在进入大气层时宇宙飞船是靠惯性的弹道飞行。

利用空气摩擦减速,而不是燃料,因为此时的燃料已经消耗殆尽了,要知道根据动量守恒定律,要使飞船静止回到地面,所用的燃料与发射它的燃料差不多了,目前还没有能够带这么些燃料的飞船,而且有弹道飞行技术,白白消耗这些燃料也不划算。


总结:以上内容就是永修手游提供的宇宙飞船能否从弹道内发射?在地上的弹道内预加速,从而省去初级火箭?详细介绍,大家可以参考一下。