穿越宇宙的翅膀:旅行者1号的遥远旅程与地球引力的挑战

宇宙奥秘的风趣 2024-04-10 02:49:59

现代航空技术中,飞机依靠空气动力学原理飞行,必须在大气层内操作。一旦超出大气层,飞机将失去升力支持,导致坠落。此外,飞机发动机依赖氧气运行,高空缺氧同样限制了其飞行高度。

历史上,X-15试验机曾达到67,000米的高度,以速度达6.72马赫(即7274公里/小时)成为当时最快的有人飞机。然而,此类高速飞行实为火箭动力推进,非传统意义上的航空飞行。

火箭通过携带氧化剂,可以在大气层外继续产生推力。在太空中,由于缺乏大气阻力,火箭可维持高速飞行。因此,未来的深空探索船可能会选择在地球轨道或月球表面进行发射,以利用这些环境中较低的重力和阻力。

地球的引力是一个远程力,其作用范围理论上无限,但强度随距离增加而急剧减小。引力大小与两物体质量成正比,与它们之间距离平方成反比。因此,当距离增加时,引力迅速减弱。

太空中的天体相互影响,每个天体都有其影响力范围,称为希尔球。地球的希尔球半径约为150万公里,在此范围内地球的引力起主导作用。月球距地球平均约38.4万公里,位于地球的控制之下。

日地拉格朗日点位于距地球约150万公里的几个点上,那里的地球和太阳引力基本平衡。一些探测器和空间望远镜就在这个位置运行,如中国嫦娥四号任务中的“鹊桥”中继星。

理论上,任何飞行器要想摆脱地球引力,必须飞到150万公里之外。然而,即使如此,飞机也无法实现,因为它不能离开大气层。要真正脱离地球引力控制,必须达到一定的速度。爱因斯坦的广义相对论认为引力是质量对时空造成的扭曲,要逃离这种影响,必须达到足够的逃逸速度。

科学家基于物理定律得出了地球的三个宇宙速度:第一宇宙速度(7.9公里/秒),第二宇宙速度(11.2公里/秒),以及第三宇宙速度(16.7公里/秒)。分别对应环绕地球、脱离地球和逃离太阳系所需的速度。

值得一提的是,旅行者1号探测器以超过第二宇宙速度发射,目前已距离地球数十亿公里,是人类发射的最远的航天器之一。

综上所述,飞机无法摆脱地球引力束缚。而要真正脱离地球引力,航天器必须遵循物理定律,达到第二宇宙速度并飞至地球150万公里以外。

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  • 2024-04-11 16:20

    求问这个凹陷不是空间吗?是空的吗

宇宙奥秘的风趣

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