如何战胜地球引力.docx

如何战胜地球引力 自古以来，人类就用种种美丽的飞天神话和传说来寄托遨游环宇的幻想人类为什么不能飞离地面呢？是短少一对翅膀么？但是，许多勇敢者模仿鸟类用人造翅膀飞行的尝试都失败了理论研究证明，由于生理上的局限，人类永远不可能用肌肉的力量在空中支持自身的重量１６８６年，牛顿揭开了这团迷雾他在这年发表的?自然哲学数学原理》一书中指出，任何两个物体间都有相互吸引力，由此创立了万有引力定律，即引力的大小跟它们的质量成正比，跟它们之间的距离的平方成反比由于人与地球质量相差太悬殊，所以人总是被地球强大的引力所束缚而不能离开地面现在问题已经明朗了，要离开地面，就要克服地球引力但如何才能克服地球引力呢？要使一个物体离开地球，必须沿着地球引力相反的方向〔即向上〕对它加力，使它作加速运动，当它到达一定速度时停止加力，它就能以惯性一直向前脱离地球这个速度可通过地球的质量和物体与地心的距离计算出来物体在地球外表上〔即距离为地球的半径〕飞行时，这个速度为１１．２千米／秒，叫做脱离速度或逃逸速度──是速度战胜了引力物体到达１１．２千米／秒的运动速度时能摆脱地球引力的束缚，在摆脱地球束缚的过程中，物体在地球引力的作用下并不是直线飞离地球，而是按抛物线飞行。

脱离地球引力以后在太阳引力作用下绕太阳运行，假设要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体的运动速度必须到达１６．７千米／秒那时将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳人类的航天活动，并不是一味地要飞离地球，当前的应用航天器，需要绕地球飞行，即让航天器作圆周运动我们知道，物体作曲线运动时会产生离心力因此，要让航天器作圆周运动，必须始终有一个与离心力大小相等、方向相反的力作用在航天器上在这里，我们正好可以利用地球的引力因为地球对物体的引力，正好与物体作曲线运动的离心力方向相反经过计算，在地面上，物体的运动速度到达７．９千米／秒时，它所产生的离心力，正好与地球对它的引力相等这个速度被称为环绕速度上述使物体绕地球作圆周运动的速度被称为第一宇宙速度；摆脱地球引力束缚，飞离地球的速度叫第二宇宙速度；而摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系的速度叫第三宇宙度根据万有引力定律，两个物体之间引力的大小与它们的距离平方成反比因此，物体离地球中心的距离不同，其环绕速度〔第一宇宙速度〕和脱离速度〔第二宇宙速度〕有不同的数值则，航天器能否在２００千米下列绕地球飞行呢？理论上不仅航天器可以，而且汽车、火车和飞机，都能以惯性绕地球运行。

但实际上不仅汽车、火车、和飞机不行，航天器也不可能，因为那里有较浓密的大气，大气阻力会降低航天器的运行速度速度降低意味着离心力减小，航天器就会在地球引力作用下，沿螺旋线轨迹落向地球假设要维持宇宙速度，那么需要携带大量燃料来产生动力，以连续的动力来克服空气阻力不靠惯性飞行，而靠动力飞行，这就与航空器没有区别了而且，如果航天器高速在稠密大气层中飞行，气动加热带来的一系列问题是非常难以解决的为解决这些问题，势必大大增加航天器的质量，这就又要求运载火箭有更高的运载能力，从而使本钱极大地增加。