发布时间:2023-02-24来源:网络整理:游戏藤(www.youxiteng.com)
这就要火箭的原理说起了,首先,我们要搞清楚一点,那就是火箭为什么要分级?干嘛不是一个整个,直接往上飞?答案是:根本做不到。
因为想要飞出去,至少要达到第一宇宙速度,也就是说至少要达到7.91km/s。按照目前的技术条件,单级火箭能达到的最快时速是6km/s,所以,利用单级火箭是没办法实现的。
至于为什么实现,我们可再多说几句。我们设想一下,把一个巨大的火箭做成了单级的,那么就意味着要把全部的推进剂都出处在火箭的贮箱里面。这就需要把贮箱的体积扩大到非常大的程度,但我们要知道的是体积并不是可以随便扩的,随着你扩大体积,为了能够承受住负荷,就得加厚贮箱的箱壁,这在无形中就会增加贮箱的重量,贮箱的重量变大了,那会咋样?需要的推进剂就会多。所以,为了达到第一宇宙速度,你又得增加贮箱的体积,以此储存更多的推进剂,然后又会遇到贮箱重量变大的问题,一直循环往复。
一般来说是这样的,首先先把第一级点了,让火箭先飞起来,达到一定速度之后,也就是第一级燃料耗尽之后,让它自动剥落。接着把第二级给点了,给火箭进一步加速,燃料耗尽后然后关机剥落。就这样一级一级传递下去,一般来说,常见的是2-4级火箭。
所以,无限级的火箭随着不停地加速,会越加越慢,而且始终加速不到光速。其实不要说火箭了,仅就一个电子,人类都没有能力把它加速到光速。
根据牛顿物理学,随着燃料的逐渐消耗,火箭的质量逐渐降低,加速度会越来越高,火箭的速度会越来越快。只要火箭拥有足够多的燃料,太空中的火箭加速到光速,并且最终超过光速,都是迟早的事情,没有什么能够阻止火箭超光速。
然而,根据狭义相对论,火箭不可能被加速到超光速,因为火箭就连光速都不可能达到。虽然火箭的质量会随着燃料消耗而变得越来越小,但由于相对论效应,火箭的动质量会随着速度增加而变得越来越大。
尤其是在速度趋近光速时,火箭的动质量将会大幅度增加,直至随着速度无限接近光速而趋于无穷大。因此,当速度越接近光速时,由于动质量大幅度增加,火箭越难被继续加速。而加速到光速是不可能的,因为这需要无限的燃料来产生无限的动能。
相对论效应在低速下是无法察觉到的,但在能把粒子加速到亚光速的粒子加速器中,相对论效应会产生显著的影响。在粒子加速器中,物理学家观测到的粒子运动行为完全符合狭义相对论的描述。
总之,根据狭义相对论,局域速度的超光速现象是不存在的。但如果考虑空间膨胀效应,宇宙中遥远的星系会以超光速远离彼此。事实上,银河系正以超光速相对于140亿光年外的河外星系退行而去。空间不是物质,也不是辐射,所以空间的膨胀不受狭义相对论约束。
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