登月天梯是什么?
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火箭应具备这样两个基本特点:第一,有强劲的推动力,可以达到宇宙速度,挣脱地球、太阳的引力;第二,在没有空气的太空,它的发动机可以照常工作。
为了寻找这一登天的“天梯”,现代火箭的先驱们进行了不屈不挠的探索。到20世纪40年代火箭终于诞生了。现代火箭技术是直接受我国古代火箭启发制成的。
举世公认,火箭的发源地是中国。一千多年以前的中国人就发明了一种武器,将装有火药的竹筒绑在箭杆中部,当点燃导火索以后,火药急剧地燃烧,猛烈地向后喷出烟雾,箭体受到一个向前的推力,冒着烟向敌方阵地飞去。人们称这种武器为“火箭”。火箭比其他箭飞得更快、更远,杀伤力更大。我国明朝时期是古代火箭发展的鼎盛时期。当时的火箭已经发展到十几种,而且还研制成多级火箭,这是火箭发展史上意义重大的突破。
在火箭发展史上,我国做出过杰出的贡献。但是在漫长的封建社会中,火箭技术没有得到发展,那些闪光的思想便被埋没了。西方国家在掌握了原始的火箭技术后,却走在了现代火箭发展的前列。
现代火箭理论的奠基人是俄国的齐奥尔科夫斯基。他出生于俄罗斯的一个小镇,10岁的时候不幸得了严重的猩红热,病愈后失去了听觉。他不得不呆在家里自学,后来当上了中学教师。在39岁时他开始系统地研究火箭。1903年,他发表了名为《乘火箭飞船探索宇宙》的著名论文,文中提出了液体火箭的理论。
他认为以往的火箭都是使用固体燃料的,这种燃料一旦点燃就无法控制。在星际航行中火箭的推力应该像油门一样可以调节,于是他大胆地设想用液氧做氧化剂,和燃料煤油一起作为推进剂,由一个泵调节进入燃烧室推进剂的分量。
这篇论文指出了人类的宇航之路,因此俄国人称他为“火箭之父”。由于当时的技术条件和时代背景的制约,这些理论成果并没有在试验方面得到支持,在他的有生之年也未能造出一枚具有现代特征的火箭。
20年后,才有一个名叫哥达的美国人开始试制齐奥尔科夫斯基的液体火箭。1919年哥达发表了论文《到达真空的方法》,论述火箭可以在没有空气的宇宙间飞行。1920年开始试制液体火箭,这件工作难度极大,他费尽了心血。1926年3月16日他成功地发射了世界上第一枚液体火箭,这支火箭在25秒内升高了12米,飞行了56米。
在第二次世界大战中,由于战争对武器的需要,促进了火箭的发展。第二次世界大战中,法西斯德国首先研制了液体火箭,命名为V-2,火箭全长14米,直径1.65米,总重量为5.4吨。火箭的最前端是重达1吨的装着炸药的弹头,射程是330千米,飞行速度是6倍音速。
1944年9月的一个夜晚,德军从被占领的荷兰向英国伦敦发射了这种V-2火箭,不久伦敦市区警报声四起,火光冲天,巨大的爆炸声震耳欲聋。伦敦的防空部队打开了所有的探照灯,把黑夜照得如同白昼一样。奇怪的是空中没有一架敌机。后来才查明,这次袭击伦敦的不是德国的飞机,而是一种叫做V-2导弹的新式武器。它在荷兰海岸发射,几分钟就可以飞越英吉利海峡击中伦敦。
1945年5月7日,德国宣布无条件投降,德国被盟军和苏军占领。美军捷足先登,将德国的150名高级研究人员,以及整批V-2零件,迅速运回美国。前苏联也不甘示弱,但他们毕竟晚了一步,只带走了一些一般工作人员,不过他们带走了所有的设备。相当于搬走了一个完整的V-2工厂。后来美国和前苏联的巨型火箭,与V-2都有着密切的关系,也可以说得自V-2的真传。人们开玩笑说,“美国和前苏联的火箭在空中相遇时都用德语打招呼”,正形象地说明了这一历史。
自此之后,苏美两国展开了激烈的太空争夺战,这场战争的核心部分就是火箭的竞争。1955年前苏联制造了一种可以携带核武器的导弹,具有很大威力。这时前苏联的火箭技术已领先于美国。1957年10月4日,前苏联在科努尔发射场上,用一枚代号“T3A”的运载火箭成功地将一颗人造地球卫星送入轨道。
这些消息使美国震惊,也使美国最终批准了卫星计划。从那时起美国科学家迅速地研制出了一系列火箭。1969年7月登月计划成功实现。这无疑显示了美国火箭在飞行准确和安全方面的领先水平,也说明了美国在太空领域取得了优势。1971年,美国又成功地发射了绕火星飞行的人造卫星,此时人类已达到并能够准确地把握第二宇宙速度。1987年,“先锋者10号”成为第一颗飞离太阳系的人造天体,火箭对速度的超越才告一段落。
火箭要能在空中飞行,必须解决两个问题:燃烧时所需要的氧气何来?前进的推力由何而来?
燃烧是一种化学反应过程,必须有燃料和助燃剂。由于人们所熟悉的燃烧都是在空气中进行,无需提供特别助燃的氧气,于是便想当然地认为,只要有燃料就可以燃烧了,忽视了助燃剂的作用。飞机的喷气发动机只需携带汽油,发动机工作时从空气中获取助燃剂——氧气。那么要使这种发动机在真空中工作,必须自己携带氧气。
火箭的发动机既携带有燃料,又携带有助燃剂。两剂合在一起称作推进剂。火箭只有携带自己全部的“口粮”才能在太空中飞行。当然它也可以在大气层中飞行。
第二个问题是如何获得“推力”。牛顿第三定律告诉人们:当甲物体对乙物体施加一个作用力时,乙物体也必然同时对甲物体施加一个反作用力,这两个力大小相等,方向相反。自然界中最形象的例子是章鱼,当它遇到危险逃跑时,就急剧收缩自己身体内一个盛满液体的内套,液体受到挤压后,由身体后面的一个喷口射出,与此同时喷出的液体也给章鱼一个向前的推力,章鱼便像箭一样向前逃跑了。
火箭发动机的原理与此类似。推进剂在火箭发动机的燃烧室内燃烧生成高温高压的气体,气体由喷口高速向后喷出,与此同时,火箭受到一个向前的推力。燃烧持续进行,连续向后喷气,火箭便受到连续不断的推力,在此推力的作用下,火箭速度不断增大,竖直升空,冲出大气层。
1969年7月20日,对人类来说是一个值得记忆的日子,两名美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗和埃德温·阿尔德林驾驶着“阿波罗11”号飞船登上了月球,实现了人类梦寐以求的理想。被诗人们称作“广寒宫”的月球,不再是神秘而不可知的了。美国人在“登月赛跑”中超过前苏联人,拔得头筹。
人类登上月球
将“阿波罗11”号飞船送上月球的“天梯”是为“阿波罗”登月计划专门研制的“土星5”号运载火箭。为研制这种火箭,美国人共花去60亿4600万美元,仅一枚“土星5”火箭就要花费l亿8千万美元,真是昂贵得惊人。
这种运载火箭是一个庞然大物。它由三级组成,有110.6米高,相当于50层的摩天大楼高度。最底下的第一级火箭的直径有10米,就像一个巨大的烟囱,能并排装下四五辆公共汽车,它装有5台液体火箭发动机,由煤油和液氧作燃料。当它第一级点火时可以产生约3400吨的推力。由于它本身的重量只有2857吨,因而足以让它飞快地加速,直冲云霄。
为什么要将火箭做成三级呢?因为在目前的技术条件下,最好的单级火箭的最大速度只有4.5千米/秒,要想绕地球飞行,必须使物体达到每秒7.9千米的第一宇宙速度,因此单级火箭在目前的条件下是无法做到的,只有将运载火箭做成二、三级火箭,才能将物体加速到每秒7.9千米的速度。它在航行的过程中可以把燃料耗尽后的火箭壳体和发动机抛掉,点燃另一火箭的发动机继续加速物体。
“土星5”的另外两级火箭都是液氧和液氢作燃料的液体火箭,分别装有5台发动机。
在火箭的最顶端是“阿波罗”飞船和登月舱。利用“土星5”能将1209吨的物体送到离地球表面185千米的高度。
在进行载人登月之前,美国人先用这种火箭将载人的“阿波罗8”号飞船送到了环绕月球的运行轨道,在确信“土星5”号的运载能力以后,才在1969年7月16日发射至月球环绕轨道,20日首次登上月球。
美国此后在7次登月飞行中获得6次成功,先后将12名宇航员送上月球,采回了月球的岩石标本。
1970年4月11日的第三次载人登月飞行,在准备登月时,飞船出现故障,只好紧急返回地球。
1973年5月14日,“土星5”号运载火箭将美国第一个试验性的空间站“天空实验室”送入离地面435千米的环绕地球轨道。在发射升空的过程中,高速气流冲掉了“天空实验室”轨道舱的一个防护罩和太阳能电池翼,以致“天空实验室”在环绕地球时严重缺电,舱内温度上升到50摄氏度左右。
1973年5月25日,3名宇航员乘“阿波罗”号飞船与“天空实验室”对接,宇航员用一顶遮阳伞伸出舱外,挡住阳光,才使工作舱内温度下降,修复另一个太阳能电池翼,展开发电,终于使“天空实验室”开始正常工作。
目前,“土星5”仍然是美国主要的运载火箭。由于它安全可靠,为美国的航天事业作出了很大的贡献,它一直是美国人引以为荣的运载火箭。
登月天梯技术上这个名词是中国工程师董学飞2014年12月18曰在中国发明专利上首次提出,其特征是它包括缆绳,月面缆绳约束体,缆绳挂钩等构成,缆绳近月端通缆绳约束体固定在月球表面,缆绳近地端延伸到地球表面的上层空间,缆绳随月球围绕地球运动,缆绳挂钩在接近地球时要用运载工具向缆绳挂钩加载或交换物体,也可从挂钩抛落物体。
登月天梯方案首次揭示了微耗能太空运输原理这条航天领域重要的基础物理定律。
其内容是可以通过登月天梯利用月球的动能把地球和月球物体送入太空,地面和月面物体可以在该天梯上对流输送其过程并无其他能源消耗或仅有微小能源消耗。更一般的表述,在适合条件下可以通过一种天梯利用卫星动能把行星和卫星物体送入太空,行星和卫星表面物体可以在该天梯上对流输送其过程并无其他能源消耗或仅有微小能源消耗,如火卫一和火星等。微耗能太空运输原理已公布的三种形式
1心形线原理,2周期涨落原理,3对流输送原理。简言之,在一定条件下(这些条件都是大自然赐予的天然行星和卫星)实现太空运输消耗地球(或行星)的能量E≈0
这项重大发现揭示了人类一种最大的可利用新能源一一卫星的动能和卫星土壤相对行星的势能可以直接被一种特殊装置(天梯)的利用方法。一种天然的,清洁的,巨大的,高效的新能源并可直接参与太空运输。
2016年发明人董学飞投资制作高清科普动画片《登月天梯和微耗能太空运输原理的发现》随后在搜狐,腾讯,中国科普网,中国科技网等网站传播。
微耗能太空运输原理被应用将会使人类社会进入殖民宇宙的时代。
登月天梯是什么?
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神无月天梯赛阵容怎么搭配介绍_神无月天梯赛阵容怎么搭配是什么
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伯刷复方: 登天的途径
项城市15911825313: 什么是太空电梯? - ?
伯刷复方: 太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备.与普通电梯类似,不同的是,它的作用并不是让乘客往返于楼层之间,而是将他们送入距地球约3.6万公里的一座空间站.随着人类太空探索步伐的加快,科学家考虑设计一种太空电梯,实现外太空和地球之间更便捷的物资交换.
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