美国登月返回时,月球上没有火箭发射站,人是怎么回来的?
2020-02-13 钟铭聊科学 446
美国登月返回地球,其实根本用不着火箭发射站,为什么这么说呢?这是因为月球的逃逸速度是=2.38km/s,这个速度无需火箭助推,即可完成。
首先,我们先来分析一下,为什么说月球达到这个速度,就可以逃逸出月球。
逃逸速度
我们知道,苹果之所以会落到地球上,是因为引力作用。引力的方向,其实就是地球内部。如果一个物体想要摆脱地球的引力,那么它需要额外的力来对抗引力。
比如:我扔一个苹果,可能这个苹果会扔到一定高度,然后又会因为引力降落了下来。
但是,如果我的力气非常大,我扔出去的苹果速度达到了一定的高速,那么这个苹果可能永远不会落下来,这是因为地球是近似圆体,而苹果在下落的过程时,地平面也会相应下降,这个速度就是第一宇宙速度。
如果我的力气再大一些,扔出去的苹果速度更高了,那么这枚苹果就可能挣脱掉地球的引力,冲向天空中,这个速度就是逃逸速度。
每个星球的逃逸速度不同,具体因素和星球的质量有关,而月球的质量较小,因此逃逸速度也更小,只需要速度达到2.38km/s即可逃逸出月球。
阿波罗登月舱是怎么达到逃逸速度的?
我带你先了解一下,阿波罗飞船的结构:飞船舱,服务舱,指令舱,以及上升阶段和下降段的登月舱组成。服务舱和指令舱并不会进入月球表面,而是停留在月球上方的轨道待命。而登月舱将会进入地球表面。
登月时,登月舱的下降段会保证飞船平稳着陆,登月成功后,宇航员会从登月舱中下来,到达月球表面。
返回地球时,登月舱的上半段的会发射燃料推进飞船上升。
而登月舱的下半部分被抛弃在月球表面,这样可以减轻飞船的重量。
由于月球表面几乎没有大气,因此登月舱在上升的过程中几乎没有空气阻力,同等燃料下,飞船飞行的速度会比地球更快,很容易达到月球的第一宇宙速度,此时阿波罗飞船会绕着月球转动,像是月球的卫星一样。
而此时,在月球上方的轨道上,控制舱和服务舱已经在等着对方,登月舱会重新与服务舱以及指挥舱对接。
等待宇航员全部从登月舱进入服务舱后,他们会抛弃登月舱,只留下指挥舱和服务舱继续返回地球轨道,此时的动力由服务舱提供。
到达地球轨道后,服务舱也完成了任务,之后会抛弃服务舱,由指挥舱返回地球表面。
指挥舱依靠着大气层,以及降落伞减速,地面工作人员利用早已计算好的降落地点,随时待命,在海上搜索降落的宇航员们。
此时整个登月计划过程才算结束。
也就是说,一共有四段的飞船,最后只有控制舱载着宇航员成功返回地球,而其他的部分被孤零零地抛弃在宇宙中。
月球不用火箭发射即可返回,其他星球可以吗?
月球载人航天的成功,让很多人对火星载人航天充满了希望,但其实,现阶段我们还没有能力把人平安运送到火星或者其他星球并返航。
原因很简单,火星的质量比月球大多了,因此火星的逃逸速度比月球大很多,想要达到火星的逃逸速度,需要用火箭助推。
再者,火星上有大气,虽然大气只有地球的1/10,但已经产生了不少空气阻力,不像月球几乎处于真空状态。
不仅如此,火星距离地球实在太远,地月之间平均距离是38万公里,而火星距离地球最近都有5500万公里。这就使得返航的飞船需要携带足够多的燃料,而这无形中就增加了从地球起航时的载重。而目前人类还没有能力制造出足够载重的火箭。
由于这三点的限制,所以目前,除了月球之外,我们还没有能力发射载人飞船到宇宙的其他星球,这也是限制我们探索宇宙的因素之一。
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