为什么路程差÷速度差=时间
载人探测火星的日子,真的已经不远了吗?最近,美国宇航局再一次提起了详细的火星探测计划,预计在2033年将人类送到火星轨道。在这次任务中,人类宇航员甚至可能在返程时顺便途经金星,一举完成两大壮举。
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探测火星已经不是一件容易的事了,美国宇航局为什么还要顺路探访金星呢?实际上,这个计划并未增加任务难度,反而有利于火星探测。
火星探测的窗口期平均每26个月出现一次,再算上路程上的时间,载人探测火星的任务往返就需要差不多3年的时间,这对航天员来说是巨大的挑战。除了他们的生活面临种种问题之外,心理上也会遭受巨大的摧残,微重力和宇宙辐射也会给他们带来伤害。
因此,如何缩短这项任务的时长,一直是科学家们最关注的问题。
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早在2017年,就有人提出了关于载人探测火星的具体设想。在航天器方面,可以分为四个部分:
猎户座飞船:既要负责将宇航员送上太空,也是他们返回地表时乘坐的设备;
火星过境栖息地(MTH):这是宇航员休息和生活的区域,有点类似于空间站;
地球出发级(EDS):在高地球轨道进行地火转移推射;
火星入轨级(MOI):在接近火星时进行减速并被火星引力捕获。
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除了上述航天器之外,美国宇航局还需要发射两个地球转移射入级(TEI),它们将会辅助火星任务飞行器飞越金星,为返回地球提供更高的速度。
听了这么复杂的计划和许多新的设备,并且像飞越金星这样的任务还需要防止太阳高温带来的破坏,你可能觉得这个任务需要面对的问题很多,有点遥不可及。其实不然,不仅太空发射系统和猎户座飞船已经在去年年底得到了初步验证,其他的部件都已经在设计之中了。
根据美国宇航局喷气推进实验室的最新研究,2033年我们将迎来一个史无前例的窗口期。如果人类能在这一年执行火星探测任务,就有望将这项任务的时长缩短到1.6年左右,几乎相当于腰斩。尽管这个时间仍然很长,但缩短的幅度也相当明显了。
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时间等于路程除以速度,我们要么缩短路程,要么加快速度。但火星就在那里,不会改变,只有改变速度才行。虽然人类的传统火箭在速度上不太可能在十年内大幅提升,但我们还可以“找外援”,那就是金星。
在电影《流浪地球》中,大家都看到了地球借助木星的引力弹弓效应实现加速的设想。在现实生活中,人类已经多次利用这种机制给航天器加速了。不仅是木星,金星也可以给人类航天器加速,只不过这也会让任务变得更加复杂。
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研究人员提出,这样的任务不能通过单枚火箭的发射实现,而是需要多次发射,在太空进行组装的模式。换句话说,这和我国目前研究的登月计划是类似的。
在报告中,研究人员提到了火星任务飞行器(MMV)的概念,该飞行器以美国现有的猎户座飞船为基础,外加三个推进级组成,发动机采用常规的RS-72或XLR-132,燃料则首选一氧化二氮(N2O4)和单甲基肼(MMH)。
根据研究人员的设想,在2028年的火星探测窗口期,就要逐渐将火星任务飞行器的各个单元发射到地球和火星轨道,这需要差不多4次太空发射系统和13次商业火箭的发射,总有效载荷质量约为1125吨。
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这一步又可以细分为两部分,第一部分是两枚太空发射系统Block2和10枚商业运载火箭将两个地球转移射入级送到火星轨道,进行对接。第二部分则是由一枚太空发射系统Block2和10枚商业运载火箭将运载工具送到高空轨道进行对接,准备迎接乘坐猎户座飞船来这里的宇航员。
宇航员需要乘坐发射于2033年3月底或4月初的火箭,前往火星。由于他们可以在太空对接后再出发,这就提供了相对更广阔的窗口期。一旦出发,经过大约200天的时间,他们就能在2033年11月左右抵达火星,与此前已经运抵火星的空间站对接。
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从火星回地球却不需要再等到下一个窗口期,而是可以提前出发。因为每隔15年,地球、金星和火星就会迎来一次特殊的排列,利用金星的引力加速,返回地球。因此,宇航员在火星轨道上仅仅驻留30天,就会展开返回地球之旅。
在返回阶段,飞船会与两个地球转移射入级对接,前往金星,借助金星的引力进行加速,返回地球,这个过程一共需要340天,最后猎户座飞船重返地球大气层,结束这次漫长的任务。这样一来,整个项目的时间就可以控制在大约570天的时间内,不仅大幅缩短了任务时长,还能让人类在历史上首次实现近距离亲眼目睹金星芳容的壮举。
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可以说,这个任务确实非常复杂,发射的航天器数量也非常多,对人类的航天能力要求比较高。你可能会问了:难道就不能直接前往火星吗?
能,研究人员也提出了这种简单直接的模式。不过就像我们说的,由于火箭运载能力的限制,这种模式必须在两个连续的火星探测窗口期内展开往返的旅程,因此时间也比较长。宇航员需要在火星轨道上等待整整550天的时间,才能迎来返回地球的窗口期,仅仅驻轨时间就和上一个任务的全程差不多,任务的整体时间则长达950天,也就是2.6年。
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时间的代价换来的是任务的难度大大降低,比如地球转移射入级只需要一个就可以返回地球,其他构件也少得多。
有得必有失,这对人类的航天能力来说也有新的要求,比如离开火星轨道时需要更强的推进力,单个模块的燃料需求也更高。这些还好,关键是航天员如此长时间地生活在微重力和辐射环境下,生命安全能否保障也是一个问题,并且幽闭在狭窄环境内,心理问题也值得关注,生命支持系统、供应和废物管理等问题也更加凸出。
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也就是说,这种模式的确难度相对更低,所需的新技术也比较少,成本也没有另一种模式高,但由此面临的风险也更大。究竟该选哪一个,是美国宇航局需要审慎考虑的。
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储供居2337嗯数学里面的路程差是什么意思 -
阳肩朋17181626396 ______ 就是数值差,取绝对值(右大减小). 如3公里与2公里,路程差 3-2=1公里 那2公里与3公里,路程差 3-2=1公里
储供居2337行程问题的详细公式. -
阳肩朋17181626396 ______ 基本公式 路程=速度*时间;路程÷时间=速度;路程÷速度=时间;平均速度=总路程÷总时间 关键问题 确定行程过程中的位置路程. 相遇路程 路程÷速度和=相遇时间;相遇路程÷相遇时间= 速度和;相遇时间*速度和=相遇路程 相遇问题(直线) ...
储供居2337常用公式速度和*时间=路程和 速度差*时间=路程差 这里的时间是总的时间吗?还是追击或相遇的时间?可不可以速度和*时间和=总的路程 总路程÷时间和=速... -
阳肩朋17181626396 ______[答案] 前提条件:时间相同 速度和*时间=路程和 (相遇时间) 速度差*时间=路程差 (追击时间) 个别时间不同 速度和*时间和=总的路程(不可以) 总路程÷时间和=速度和 (不可以)
储供居2337路程差和速度差是什么意思呀?拜托说一下啦~!!! -
阳肩朋17181626396 ______ 两个物体同向运动,慢走在前,快走在后面,它们之间的距离不断缩短,直到快者追上慢者.追及问题属于较复杂的行程问题.追及问题中的各数量关系是:路程差=速度差*追及时间; 速度差=路程差÷追及时间;追及时间=路程差÷速度差 路程差:快车追上慢车多走的路程 速度差:快车比慢车的速度快(才能追上慢车,当然是没有机械故障.)
储供居2337速度差是什么?追及时间是什么?追及路程是什么? 为什么,速度差X追及时间=追及路程? -
阳肩朋17181626396 ______ 速度差是两个物体速度的差 比如甲40m/s 乙10m/s 速度差即为30m/s 追击路程就是两者在路程上的距离差 假设 甲落后乙3000m路程 追及时间就是甲要追上乙所需的时间 可求为100s 所以速度差X追及时间=追及路程 或者是 追及路程/速度差=追及时间
储供居2337追击问题=路程除以速度差 相遇问题=路程除以速度和 请问这是怎么得出来的? -
阳肩朋17181626396 ______[答案]
储供居2337路程为什么等于速度乘以时间差 -
阳肩朋17181626396 ______ 这是最为完整的定义性说法,这样就可以研究你所要求的任一起止时间段内(如9点钟减去7点钟等于2小时)的路程.如果从原点出发(计时),该点的相对时间就常记为零. 望采纳.
储供居2337速度和=路程÷相遇时间,速度差等于什么 -
阳肩朋17181626396 ______[答案] 速度差=路程差/时间差
储供居2337共行路程÷速度差会得追及时间吗? -
阳肩朋17181626396 ______[答案] 不是 追及时间=路程差÷速度差 是路程差,不是共行路程
储供居2337路程差除以速度差等于什么 -
阳肩朋17181626396 ______[答案] 时间差