03.03 太空裡沒有空氣,各種飛行器是怎樣被推進飛行的?

上哦swing你信民工


這個問題很好。我們知道,飛機之所以能在空中飛行,靠的是發動機提供的動力,原理其實很簡單,就是作用力與反作用力,即發動機壓縮空氣,通過燃燒室後變為高溫高壓的空氣,朝後噴出,獲得前進的動力。

在太空中沒有空氣,是真空環境,也就沒有氧氣,這時的飛行器發動機原理和飛機發動機就不一樣,所以火箭發動機等太空飛行器不但需要攜帶燃料,還需要隨身攜帶氧化劑。

包括火箭在內的航天器,在太空中飛行時的動力靠發動機推進的,推進的原理就是動量守恆,比如火箭發動機,自帶的氧氣與燃料燃燒後產生的高溫氣流從後尾噴管噴射出去,由此獲得巨大推力,推動火箭向前運行,如果噴氣的速度越快,那麼火箭獲得的速度也就越大。

在太空中,比如衛星或空間站若需要返回,變軌或者飛向新的天體,這時候就需要重新啟動發動機,產生推力,來加速或改變飛行器的飛行方向。


震長


太空裡沒有空氣,各種飛行器是怎樣被推進飛行的?

這完全是對作用與反作用力的牛頓第三定律的誤解,其實這個是我們運動的基礎,即使是在地面跑的汽車、水裡的輪船、還是天上的飛機....甚至宇宙空間的飛船,都是是通用的!您肯定會指出地面跑的汽車不是,因為那是摩擦力為基礎向前跑的....沒錯,是輪胎與地面之間摩擦力相互作用才向前走的...您說對了,理解一點都沒錯!

很抱歉,我說的是這個汽車......

作用與反作用裡的基礎是無需空氣介質的,在近地軌道上,即使不用發動機,而只是向後方扔出一個物體,那麼同樣可以獲得增加的速度!而發動機可以將物質扔得更快,那麼飛船獲得的速度就更高!

儘管這是科幻片裡的畫面,但您可以看到飛船尾部耀眼的離子發動機尾焰,當然我們現在無法制造出如此龐大飛船的結構,但原理都是一樣的,只有不斷向後方拋棄質量,飛船才能獲得加速度,否則它將以關掉髮動機時的速度繼續滑行!

但即使是比衝再高、推力再大的發動機也無法將飛船推至光速,因為接近光速時的質增效應會將發動機的推力消耗殆盡,但僅僅是銀河系的廣袤即達20萬光年,試想即使我們實現光速飛船又如何?

因此未來的出路肯定不是在這種向後方丟棄質量的行為,必須要有一種不拋棄質量並且不違反狹義相對論的發動機出現,而觀測到的宇宙的膨脹超過光速的現象似乎為我們留了一個窗戶,但迄今為止我們找遍了物理學上所有的可能,也僅僅是在虛無縹緲理論上有一些方向,但卻如空中樓閣,根基在哪裡都不知道.......少年,人類需要你的努力!


星辰大海路上的種花家


很多人以為飛機發動機往外噴氣,然後大氣中的空氣給了飛機噴氣一個反作用力,這樣飛機才有動力飛起來,其實不是這樣的。

因為空氣給不了這麼大的一個反作用力,舉個例子,你扔一塊磚頭或者扔一個樹葉,你扔的時候空氣是有反作用力在磚頭或樹葉上的,但磚頭或樹葉顯然沒有被空氣的反作用力給推回來。

所以不要高看了空氣的反作用力。那飛機是怎麼向前飛的呢?首先飛機發動機吸入氧氣,和燃油混合後,充分燃燒,燃燒後形成了高溫高壓的燃氣,然後這個燃氣從發動機後面噴湧而出,這個噴湧而出的燃氣給了發動機反作用力,而不是外面的空氣給了發動機發作用力,記住,是噴湧而出的燃氣給了發動機發作用力。

所以只要有噴湧而出的燃氣,就可以給發動機反作用力,就可以推動發動機向前走。理解了這個,在太空中,飛行器怎麼飛行的就好理解了。

因為太空沒有空氣,所以飛行器需要自帶氧化劑,也就是氧氣,這樣經過和燃油充分燃燒後形成高溫高壓的燃氣,燃氣噴湧而出形成反作用力,這樣飛行器就被推動向前了。


劉權林


答:動量守恆現象,與是否有空氣無關,相反因沒有空氣效率更高了。


題主是否感覺飛行器噴射飛行跟我們人日常走路相同的道理?我們向前走因為有摩擦力的存在,使我們可以前進,其實是錯誤的。

飛行器在太空裡變軌的時候需要啟動推進器,因為沒有空氣,飛行器都會自帶氧化劑。你可以這樣想一下,在一個密閉的盒子裡化學反應產生大量氣體,氣體各向膨脹作用到盒子內壁的力是相互抵消的。這個時候你在盒子一面上開一個孔,可想而知氣體會噴射而出,那麼問題來了,盒子受到的合力不再為零,這是在氣體噴出去的瞬間就決定了的事,跟是否有空氣無關。

(圖片來源網絡,侵刪)

當我們在一葉扁舟上向前移動時,這個時候船會向後運動,這都是相同的道理,從本質上來說都是動量守恆決定的。



科學黑洞


其實無論在大氣層中還是在太空,飛行器都是依靠動量守恆來獲得前進的加速度的。

簡單來說,動量守恆有三種情況,一種是高速拋出物質,自身就獲得相應的動量;另一種是和其它物質碰撞,從而發生動量的轉移而獲得動量。還有一種情況,就是太空飛行常用的“引力彈弓”。

飛機發動機吸入並壓縮空氣,與燃料混合,燃燒,產生巨大的壓力將燃燒後的氣體向後噴射,從而使飛機獲得向前的動量。運載火箭燃料燃燒後向後噴射,自身獲得向前的推力。衛星變軌和姿態調整都是直接向反方向噴射氣體,從而獲得需要的動量。以上都是噴射物質的例子。

而和其它物質碰撞從而獲得動量的主要是還未進入實用的太陽帆。方法是在外太空張開一張巨大的反射薄膜,對準太陽方向,由於太陽發射出的光子和各種高能粒子不斷撞擊帆面,推動整個飛行器獲得向前的加速度。這個加速度雖然很小,但是由於不必攜帶燃料,又是持續不斷地加速,過不了多久也會獲得很高的速度,這是非常節省的推進方法,很有前景但是現在還只是設想和初步試驗階段。

引力彈弓則是一種被經常使用的非常經濟實用的加速方法。它是利用小質量物體(如空間飛行器)在大質量物體(行星)附近掠過時兩個物體間的動量交換來獲取加速度。只要精心選擇接近時的位置和角度,就可以精確地獲取到行星的動能,使飛行器在需要的方向上被加速或者減速,這個過程中飛行器和行星也保持著動量守恆。例如已經飛離太陽系的旅行者號探測器,就被多次利用引力彈弓加速,才獲得了足夠飛離太陽系的速度。如果僅靠飛離地球時的初速和自身攜帶燃料來加速,根本不可能飛出多遠。還有前不久發射的特斯拉汽車,也需要用引力彈弓來加速,才能夠有足夠的速度到達火星。


高個兒12


第一個要理解太空裡沒有空氣,應該是不準確的,容易錯誤的理解成真空。其實,太空中充滿各種其他的氣體或者物質,星體,不然你以為那些星系是怎麼存在的,如果是真空,地面上也有相關的實驗,抽真空後,物體會膨脹,分解分裂。很顯然,太空中有其他的氣體存在。飛行器在太空飛行時燃料燃燒,產生大量高溫高壓氣體從後方推出,這些氣體壓縮後方空間中的氣體及物質,對後方氣體、物質產生作用力,利用反作用力推動自身前進。如果不是這樣,就像做夢踩空了一樣,身體還在原處,只是把腳下空間蹬了下去,或者說飛行器向前挪動了一下就停下了。 實際上,我們在一些視頻中看到的是飛行器在調整姿態時才會用發動機短開,然後關閉。和在上面的假設的情況,真空中飛行器發動機長開只向前挪動一次的效果是相同的。發動機長開和短開效果一樣,就說明“太空中真空”是一個矛盾,太空不空。理解起來和地球高空中噴氣式飛機飛行應該是差不多的道理。 純屬個人己見。


快樂剪影


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