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第510章 地球的大气层

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太空飞船从东经102度、北纬28.8度的距离地球4千公里的绕地轨道左边点开始向下降落,其实太空飞船本身具有大功率核动力发动机,根本无需准确选择绕地轨道位置进行降落,它在降落过程中,可以自行的调整飞行轨迹,然后向着目的地准确降落。但是李爱牛却想要来个完美的准确性降落,选择了开始点,也就是有了最后的降落点,不需要太空一号飞船在降落过程中再进行调整降落目标了。

太空一号飞船的自由降落有些像返回的航天器自由降落一样,不过那些航天器携带的动力不足,还有受到空气压力的影响,往往会和预定的降落目标点有着很大的偏差,但是太空一号飞船有着强大的核动力发动机,因此它可以通过飞行调整来准确的选择降落地点。

地球的大气层的外围高度约为1千公里,不过算上稀薄的气流层往上还会有0.7千公里左右,因此李爱牛想让太空一号飞船在从4千公里的高空自由落体到1.7千公里处,然后再开动太空一号飞船的核动力发动机,让它在1千公里外的大气层上空停住。

自由落体,首先我们想到了跳伞,不过跳伞都是在近地面的大气上空进行的,一个不打开降落伞的人,他的自由落体速度不会无限的增加,因为自由落体的速度增加,空气对落体的阻力也逐渐增加,因而随着自由落体运动速度受到的重力等于它所受到的阻力时,落体将最终匀速降落,这个最高速度被称为自由落体最终速度。通过模型人体自由落体实验发现,模型人体不打开降落伞自由落体的终端速度约为40—50米/秒;而模型人体在自由落体时候打开了降落伞,通常在空气中的终端速度约为4—6米/秒。

跳伞的自由落体有着终端速度,因为这是在空气中,太空一号飞船可是在4.0—1.7千公里外的高空,那里根本就没有大气层,当然就不会有空气的阻力,因此这时候的太空一号飞船在自由落体运动时,它的降落速度会不停的增加。

当太空一号飞船做自由落体下落之前,李爱牛就是已经把太空一号飞船的上下颠倒过来,因此太空一号飞船是上部向下自由降落的。

太空一号飞船无论向下降落,还是它往上飞行,其实从太空一号飞船内部来看,它都是向前飞行的。

当太空一号飞船向下降落一秒以后,它就是处于失重状态了,因为自由落体的物体的内部空间是失重的。就在此前半分钟,随着太空一号飞船的减速停下来,飞船内舱的所有人从超重状态—失重状态—重力状态,这三个重力状态全部感受了个遍。当太空一号飞船瞬间停止的时候,他们仿佛感受到了来自地球的重力,然而随着太空一号飞船的再次自由落体降落,又让内舱里面的人感受到了失重的状态。

自由落体速度是9.8m/s2,自由落体的瞬时速度的计算公式为:v=gt,位移的计算公式为:△s=1/2gt2。太空一号飞船从4.0千公里自由落体降落到1.7千公里,这时候太空一号飞船自由落体时间和瞬时就出来了。下落高度:h=1/2gt2,由公式可得,2.37千公里=1/2×9.8t2,因此用时t=685秒;而此时的瞬间的下落速度v=9.8×685=6.7千米/秒。

太空一号飞船从地球上空4千公里自由落体来到了1.7千公里的大气层外层,一共用时了685秒,也就是不到12分钟时间。这时候太空一号飞船的下落速度达到了6.7千米/秒,不过还没有达到7.9千米/秒的第一宇宙速度,同样也没有从月球返航回来的12千米/秒速度快。

太空一号飞船到达了距离1.7千公里的上空,恰好就是稀薄大气层的边缘,不过李爱牛却开启了核动力发动机,当太空一号飞船继续向下飞行了一段距离,太空一号飞船通过调整了飞行的姿态,也就是太空一号飞船的头部重新翻转到了上面。

随着太空一号飞船的飞行姿态调整,核动力发动机的推动力立刻变成了向下降落的阻力,于是太空一号飞船缓缓的减速下来。当太空一号飞船来到了地球上空1千公里的位置,太空飞船刚好停住了。

李爱牛没有让太空一号飞船继续自由落体下落是有原因的,因为在地球上空800—1000公里的范围,这是地球卫星绕地轨道的区域,如果任由太空飞船自由落体下落,那么太空一号飞船很有可能会和绕地轨道飞行的卫星发生碰撞。

在太空一号飞船停止了下来,李爱牛就试着减小核动力发动机的向上推力,他让太空飞船按着30米/秒的速度向下降落。

太空一号飞船35米/秒的下落速度,这个下落速度和物体在空气中的自由落体速度相接近,物体在空气中的自由落体速度大致在40—50米/秒。太空飞船保持着这样的下落速度,就能够躲避绕地卫星,同样在往下的大气层,还能躲避着其他的飞行器。

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