繁体中文  
 
版主:黑木崖
 · 九阳全新免清洗型豆浆机 全美最低
 
科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识 zt
送交者:  2021年01月19日07:08:27 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

引言

2019-12-27,被航天人亲切的叫为"胖五"的长征五号系列火箭,在海南文昌完成了第三次发射,且三次发射均在"年轻"的文昌发射中心,而没有选择建立时间更久、发射经验更丰富的酒泉、西昌、太原发射中心,为什么?原因其实很简单,就是最基础的中学物理知识!本期眼镜锅就给大家说说为啥"胖五"单爱"文昌"。

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

"胖五"简介

长征五号系列火箭是目前中国最大推力的大型运载火箭,起飞推力达到10524千牛(超1000吨,同时也有最大运载能力(具备近地轨道25吨级、地球同步转移轨道14吨级,PS对比:卫星多以千克为单位计算,玉兔号月球车重140千克),以满足未来月球探测器、火星探测器、载人空间站等更大载荷、更高轨道、更快速度的发射任务需求

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

因此长征五号也有更大的体积和尺寸、其中芯级直径达5m,视觉上比起我国目前其他系列火箭(芯级直径约2米多~3米多)胖出一大圈,因此,我们的航天人,都亲切的称它为胖五,也叫它大火箭。个头大,质量也大,起飞质量870吨(对比长征七号597吨)。

大个子"胖五"是真正的国之"重"器,如何能飞得更容易、更高、运载更多,除了大推力,省力、借力也很重要。这也是为什么没有选择"老练"的酒泉等发射场,却选择了新秀文昌。

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

"文昌"简介

我国一共有酒泉、西昌、太原、文昌四个发射场,他们的分布如下图所示:

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

如上图所示,文昌与其他三个发射最大的不同,就是地理位置:唯一靠海的发射场;最南(纬度最低),是我国首个低纬度发射场。如上图,文昌北纬19度36分,而西昌为北纬28.2度,酒泉和太原发射场在更高的北纬40度左右。

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

靠海,有两大优势:一是运输方便,火箭可以海上运输,箭体直径不再受铁路桥梁涵洞限制(3.35m),二是射向宽,安全性好,从东射向到南射向,1000公里范围均为辽阔的太平洋,火箭坠落的残骸不易造成意外,航区及落区安全性好。

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

但这都不是最主要的,更大的优势是低纬度发射效率高;同型火箭的运载能力,在文昌比在西昌可提高10%。原因就是能借助接近赤道的较大线速度,以及惯性带来的离心现象,前者借力,后者就是省力。

如何省力、借力

借力

地球绕贯通南北极的自转轴自西向东转动,地球表面的任何物体均以相同的自转速度(角速度)运转,但不同纬度因自转半径不同,自转的线速度也不同。毛主席说"坐地日行八万里"就是指的赤道的线速度。

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

根据上图,我们再正面转换一下,四大发射场的自转平面如下图所示:

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

我们再将其转化到平面,如下图

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

根据中学物理公式: v(线速度)=ω(角速度)r

我们可以直观的看出文昌比另外三个中心拥有更大的自转半径,所以更大的线速度。

在不考虑轨道星座的情况下,向东发射的火箭,可以使载人飞船或者探测器最大限度得到自转速度的加持,这样,我们的载人飞船可以发射后可直奔月球,而不需绕着地球一圈一圈的加速,既浪费时间又浪费燃料,还增大大了风险。

省力

同样因为自转的原因,越靠近赤道所需的向心力越大,离心力也就越大。

由中学物理公式F重力=F引力-F向心力可以得到,在引力相同的情况下,赤道上同质量的物体重力更小。

更何况赤道上的F引力本身就是最小的

原因还请看一个中学物理公式:

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

而地球由于上不规则球星,南北两极的半径比赤道半径短(地球是个大肚子),也就是公式中r(半径)的值更大,所以引力就越小,

结合前面的公式可以得出,纬度越低,同型号(质量不变)火箭在纬度越低的地方,受到的向下的重力更小,也就更省力。

科普:胖五为什么一直选择文昌发射,原因竟是中学基础物理知识

PS:如上图由于离心力和引力均是矢量(带方向),纬度越低两者的夹角越大,两者共同产生的重力就越小。

所以,纬度越低,受力越小,越省力,速度越大,借力越多,飞得更洒脱!

胖五说:如果可以,我想去赤道发射,海南还不够南!

总结

1. 胖五选择海南文昌,主要是利用其低纬度的优势,可以更加省力的发射升空。其实这也是我们航天水平还没有达到想怎么发射就怎么发生的水平,只能的利用地理优势弥补技术劣势的无奈之举。当然能省一点是点,节约一向是我中华民族传统美德。

2. 长征七号、长征五号目前我国最重的两型火箭选择海南文昌就是这个原因,而文昌发射中心区别与其他三个发射场的独有发射任务"探月三期工程(载人登月)、火星探测(深空)、空间站"也只有通过大型火箭胖五以及未来的更重型的火箭来完成。而未来更重型的火箭也都会首选文昌发射。

PS:看似复杂的航天工程,其实都追寻的最基本的科学知识,高科技并不是那么神秘而高不可攀。所以,多读书,我们更能了解我国的航天事业,而不是每次都是外行看热闹!

本文由眼镜视野原创,欢迎关注,带你一起涨知识。

相关阅读:

从北斗看全球卫星分布,无法想象的视觉震撼!

从北斗视角看载人航天器的全球分布,与你想象的不一样

解密北斗导航如何信号全球覆盖,卫星真实分布解析!


0%(0)
0%(0)
标 题 (必选项):
内 容 (选填项):
实用资讯
北美最大最全的折扣机票网站
美国名厂保健品一级代理,花旗参,维他命,鱼油,卵磷脂,30天退货保证.买百免邮.
一周点击热帖 更多>>
一周回复热帖
历史上的今天:回复热帖
2020: 回头一看,中国实现的民族独立,也仅仅
2020: 后沙:毛泽东为何一生都在警惕特权?
2019: 川普将公布中国电子产业死亡名单?
2019: 现在贸易战最大的矛盾在哪里?谈判本身
2018: 高层表态发出鲜明信号:下艘国产航母用
2018: 印媒为洲际导弹试射欢呼:可以打中国最北
2017: 马云说:过去三十年美国如何将自己陷入
2017: 美称中国FC31换装无烟发动机 形成战力比
2016: 我国几个重点区域刀具品牌逐渐崛起
2016: 台湾为什么不敢独立?只有一个原因,那