
神舟七號飛船的橢圓軌道和近圓軌道。
中國人即將在太空邁出的第一步令人期待,而太空中的一切是如此神奇而讓人好奇。
焦維新教授說(shuō),要了解宇航員太空行走,首先要弄清楚究竟什么是第一宇宙速度。地球對任何物體都有引力,因此物體被向上拋起時(shí)會(huì )落回地面,用多大速度將物體拋出后,它不會(huì )落回地面,而是圍繞地球運動(dòng)呢?經(jīng)過(guò)計算得出,使得物體在地球引力下圍繞地球做圓周運動(dòng)需要的最小速度,就是在距離地球300公里左右的地方以每秒約7.8公里的速度運動(dòng),這個(gè)速度叫做第一宇宙速度。
神舟七號飛船發(fā)射時(shí),在測試發(fā)射指顯大廳工作間,航天英雄楊利偉的工作場(chǎng)景…
航天員出艙后與飛船同速運動(dòng)
子彈和洲際導彈的速度都還無(wú)法達到第一宇宙速度,但所有的人造地球衛星必須要具備第一宇宙速度,而楊利偉、費俊龍、聶海勝以及此次神舟七號飛入太空后,3名航天員乘坐的航天飛船圍繞地球,都是以第一宇宙速度在圍繞地球進(jìn)行運動(dòng)。
焦維新教授介紹說(shuō),由于航天員一直和飛船以同一速度前進(jìn),在與飛船以同一速度進(jìn)入軌道后,由于慣性作用,航天員出艙后仍然會(huì )以和飛船相同的速度運動(dòng)。在出艙過(guò)程中,如果航天員碰到飛船,獲得一個(gè)反作用力而被拋離,那么,航天員在飛離飛船后會(huì )一直以這個(gè)速度在軌道內運動(dòng),但無(wú)法再回來(lái)。
“只要是進(jìn)入了這個(gè)繞地球飛行的軌道,就會(huì )以第一宇宙速度圍繞地球做圓周運動(dòng),不光是飛船,處于軌道內的太空垃圾等也在以第一宇宙速度的速度圍繞地球進(jìn)行運動(dòng)!苯咕S新教授介紹說(shuō),不過(guò),由于近地的太空中仍然有極其稀薄的大氣,這些太空垃圾及宇宙碎片等,由于受到大氣阻力軌道衰減,最后墜落入大氣層被燒毀。因此,在為飛船設計軌道時(shí)會(huì )盡量考慮到這些因素,不會(huì )讓軌道太高或者太低,太低容易造成軌道衰減,太高則會(huì )遭遇大量的粒子輻射。
他還介紹說(shuō),我們的飛船軌道處于近地200多公里及遠地300多公里的范圍內,最初飛船是在橢圓形軌道內運行,之后經(jīng)過(guò)變軌將軌道調整為圓形,這樣做的好處是,圓形軌道上每一個(gè)點(diǎn)的速度大小均相同,便于測控和計算以及跟蹤,如果依然保持橢圓形軌道,那么,飛船在軌道上每個(gè)點(diǎn)的速度都不相同,因此不便于跟蹤。
人類(lèi)飛船還不能擺脫太陽(yáng)引力
焦維新說(shuō),在第一宇宙速度下,由于地球引力的作用,物體會(huì )圍繞地球做圓周運動(dòng),如果物體要脫離地球引力場(chǎng)的束縛,去探測其他的天體,每秒需要達到的最小速度是11.2公里,這個(gè)速度叫做第二宇宙速度。
“如果我們在未來(lái)需要探測火星,那么,飛船就要以第二宇宙速度沖破地球引力的束縛前往火星,到達火星引力范圍后再進(jìn)行減速,以便被火星引力捕獲,再以火星的第一宇宙速度圍繞火星做圓周運動(dòng)。由于地球引力與火星引力不同,地球的第一宇宙速度也和火星的第一宇宙速度不同!
至于第三宇宙速度,他介紹說(shuō),地球上發(fā)射的物體要擺脫太陽(yáng)引力束縛,飛出太陽(yáng)系所需的最小初始速度為16.7千米/秒,這個(gè)速度就叫第三宇宙速度。如果人類(lèi)的飛船要飛出太陽(yáng)系,探索別的星系,就必須達到第三宇宙速度,但到目前為止,人類(lèi)的飛船還未能完全脫離太陽(yáng)引力的作用,因此,距離人類(lèi)達到第三宇宙速度還為時(shí)過(guò)早。
今天下午,神州七號“1號”航天員將在隊友的協(xié)助下,穿上中國自行研制的飛天航天服,走出神七飛船,實(shí)現中國人在太空歷史性的第一步。
那么,當航天員從神舟七號進(jìn)入太空后,為什么不會(huì )向地球大氣層墜落或者飛向茫茫太空呢?如果他在出艙過(guò)程中碰到飛船會(huì )發(fā)生什么?航天員自身圍繞地球運動(dòng)的速度是多少?在沒(méi)有安全帶保護的狀況下,航天員出艙后的速度是否會(huì )有變化?記者專(zhuān)門(mén)采訪(fǎng)了北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院焦維新教授,請他就這些科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析。 (記者趙琳琳)
![]() |
更多>> |
|