返回第164章 科幻引擎(一)  本书记载了宇宙的终极真相首页

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    加粗 - 排气速度

    排气速度是火箭技术和航天器推进领域的关键术语,指的是推进剂粒子从火箭或航天器推进器尾部喷出的速度。

    根据动量守恒定律,航天器获得的动量与推进剂喷出的动量大小相等、方向相反。因此,推进剂的质量乘以其排气速度,就是推进剂携带的动量,而航天器也会获得等量的反向动量。

    这意味着:

    · 排气速度翻倍的燃料,能使航天器的飞行速度翻倍,或者在保持相同速度的情况下消耗更少的燃料。

    大多数化学火箭燃料的排气速度在几千米 / 秒(或几英里 / 秒)量级。受火箭方程限制,航天器的最大飞行速度通常很难超过其推进剂排气速度的三倍。因此,人们一直在寻找排气速度更高的推进剂,或是能从根本上规避火箭方程限制的推进器。

    在热火箭设计中,高温气体中粒子的平均运动速度取决于气体的温度和粒子质量:在相同温度下,氢等轻质量粒子的运动速度远高于二氧化碳等重质量粒子。因此,对于简单的热火箭而言,轻质量粒子通常是更理想的推进剂。

    然而,包括火箭喷管在内的大多数物体在数千度的高温下就会熔化,这也成为限制排气速度的一个重要因素。不过,磁约束和离子推进器等技术能规避这一问题,并且即便使用质量较大的离子,也能实现高效推进。

    推进剂的排气速度除以地球重力加速度(32 英尺 / 秒  或 9.8 米 / 秒 ),可大致得到该推进剂的比冲 —— 比冲本质上反映了使用该推进剂的火箭在地球重力场中能够悬停的时间(以秒为单位)。

    加粗 - 场推进

    场推进是一个统称,指任何通过与外部力场相互作用来获取动量的航天器推进方式。例如:

    · 电动力系绳利用行星磁场实现推进;

    · 从电磁太空弹射器发射航天器,也属于场推进的范畴。

    此外,场推进还包括一些更具假想性或科幻色彩的推进方式,如大多数引力推进器,或是利用真空能等假想外部场的推进系统。

    加粗 - 超光速推进器

    这类推进系统涵盖所有能使航天器以超光速飞行的方法,包括 tachyons(快子)、虫洞、超空间和曲速推进器等。

    由于当前已知的科学理论普遍认为超光速飞行不可能实现,这类推进技术均被归类为克拉克科技。实现超光速飞行的方法通常需要奇异物质(如负质量或虚质量),并且往会导致时间旅行和因果律破坏等问题。

    加粗 - 燃料

    燃料是维持航天器加速、减速,或是为船上动力系统供能(以保障船员生存和设备运行)的物质。

    对于现代航天器而言,大多数燃料需要与氧化剂混合燃烧,燃烧产物作为推进剂从火箭尾部喷出,从而推动航天器前进。

    不过,并非所有航天器都使用传统燃料:有些依靠核反应堆、太阳能电池板、从远处传输来的能量束(如激光),或是反物质等奇异物质供能;还有一些假想中的航天器(如无反冲推进器)甚至不需要燃料。

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