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太空如何让陨石减速,教授本以为是陨石

来源:整理 时间:2022-04-22 12:45:28 编辑:游戏知识 手机版

都知道太空中到处都是陨石,卫星是如何躲避陨石的?首先说明一下这个问题,存在两个描述不正确的地方,一是飞往土星、火星上面的人造物体不是卫星,而是探测器。是子弹阻挡陨石,陨石才懒得搭理子弹呢。陨石阻挡?略过地球最慢的陨石理论上也得超过11公里每秒。

陨石为什么可以在太空中飞行?

陨石为什么可以在太空中飞行

提到这个,就不得不提到宇宙三速度了.所谓的宇宙三速度.分别是第一宇宙速度,第二宇宙速度,第三宇宙速度.这三个速度并不是固定的.在不同的星球,因为星球之间体积不同.三种宇宙速度的最低值也不同.在地球上,第一宇宙速度是7.9公里每秒,但在月球上第一宇宙速度就是不一样的.相对要小很多.那么什么时宇宙三速度呢?第一宇宙速度,指的是在地球上,给一个物体施加一个初始的力量,让这个物体飞出去.当施加的力量让这个物体初始的飞行速度达到每秒7.8公里以上时,这个物体会直接飞到太空.并在一百五十公里以上的深空作环绕地球的飞行. 而且这个物体在不需要补充速度的情况下会飞很久很久.因为太空中虽然不是完全真空,但却没有地球大气层空气的摩擦阻力.没有摩擦阻力,它就可以凭借惯性一直飞.直到几百上千上万年后,才因为地球引力对物体施加的吸引力的拉扯下,物体的速度降低,而且是越降越低,才会一点点坠落到地球上面.第一宇宙速度越快,那么物体就飞得离地球越高,而它环绕地球飞行的时间就飞的越久.而第一宇宙因此又叫环绕速度.记得其中的关键点.初始速度,是指你在给物体的一个速度后,之后永远不用给物体加速了.打个比方,你在球场大力的踢了皮球一下,皮球的速度只要达到第一宇宙速度,它就能飞到太空上去.并环绕地球飞行.只要它的速度不受地球引力的影响,一直保持第一宇宙速度,它将永远在太空中环地球飞行不会掉下来.你踢皮球给得力量越大,皮球的速度就越快,它飞得就越高.飞得越高它离地球的引力场就越远.地球引力对它的影响就越小,它在太空中飞行的时间就越久.当你踢得这个皮球力量太大,超过了一个值,这个值在地球上是每秒11.2公里.恭喜你,你的皮球再也找不回来了.我之前说过皮球的速度越快,它飞得就越高.当你一脚把皮球踢到每秒11.2公里的速度,那么皮球就可以飞得超过地球引力极限的地方,地球的引力再也对它起不了什么作用了.那么,皮球就变成了一个行星间飞行物了.每秒11.2公里,就是地球的第二宇宙速度的最低值.只要达到这个数值,你的皮球就可以飞得高到摆脱地球的引力.所以,第二宇宙速度又叫逃逸速度.指得是物体逃出地球的速度.如果这只皮球幸运的没有落到月球,木星,火星的引力场范围内.又或者说,它的速度超过月球和木星等天体的第二宇宙速度.那么它最终的归宿掉到太阳里面.没错,正所谓逃得过初一逃不过十五.我们在地球上,除了要受到地球引力的约束外.巨大的恒星太阳也正对着我们施压引力.只不过,地球因为距离对我们施压得影响更大,太阳引力的影响不太明显,或者说我们普通人并没有察觉到这种影响在生活中对我们的实际意义.但皮球脱离了地球的引力后,太阳引力的作用便显露出来.皮球不管怎么飞,只要是在地球轨道上飞出来的,而且速度小于某个值,那么最终的结局便是被太阳引力拉扯,皮球环绕着一个轨道环绕着太阳飞行,并随着时间推移慢慢的滑向太阳.然而,当你踢皮球的速度再快一点,达到每秒16.7公里时,太阳的引力便抓不住皮球了.这个速度就叫太阳逃离速度.又称第三宇宙速度.当一个物体,在地球上朝太阳反方向飞行速度一次性达到16.7公里,那么它将飞离太阳系,向其他星系做一次长途旅行.太空中的陨石一般来说有几个来源.二代恒星诞生时氢聚变时的大爆炸,恒星毁灭时超新星大爆炸,类似于地球和火星这种行星间相撞时产生的大爆炸,两个恒星系相撞时产生的引力碰撞排斥.反正,陨石这东西基本都是各种大规模天文灾难产生的结果.各种恶性天文事故的劫后余孽.各种爆炸事件,它们都是因为冲击波或引力动荡给了它们如果皮球被踢一脚的效果.而且,力量的施压都是巨大的,往往它们的速度都超过了第二宇宙速度的最低值.有的陨石甚至达到了第三宇宙速度的值,甚至可以在星系间穿越.所以,太空中的陨石早在它们形成时,便被施加了一个速度.这个速度极高,不受各个大型天体的引力影响.而太空中又没有摩擦阻力.故而陨石可以亿万年的在太空中通过惯性飞行.。

都知道太空中到处都是陨石,卫星是如何躲避陨石的?

都知道太空中到处都是陨石,卫星是如何躲避陨石的

都知道太空中到处都是陨石,卫星是如何躲避陨石的?首先说明一下这个问题,存在两个描述不正确的地方,一是飞往土星、火星上面的人造物体不是卫星,而是探测器。二是太空中并不到处都是陨石,陨石只是降落到星体表面的小行星残体,在未降落之前统称为域外天体(以小行星和彗星为主),它们的分布范围虽然很广泛,但是密度非常低,远远达不到到处都是的地步。

太阳系小行星和彗星的发源地从多年的科学观测结果来看,太阳系内除了太阳、八大行星及其卫星之外,还存在着没有聚合形成行星的众多星际物质,其中以小行星和彗星核母体为主的星际物质,给太阳内的空间环境特别是地球的安全带来了极大的威胁。从它们的来源来看,主要包括两个主要渠道:一是木星和火星之间的小行星带。宽度大约在1.5个天文单位,也就是2亿公里左右,分布着至少有50万颗以上的岩质小行星体,目前已经监测到并且记录在册的数量在20万颗上下。

至于小行星带里的行星体的来源,目前科学界还没有统一的结论,不过很多科学家都倾向于它们是“在行星成长过程中的半成品”,与太阳系中其它行星一样,都是在50亿年前,由太阳系目前所在位置的原始星云物质逐步聚合而成,那些没有被太阳吸收而且被太阳风吹走的较轻的气态和尘埃物质,大部分都被木星所吸附,而在木星强大引力的干扰之下,这些处于木星和火星之间的固态岩质内核,失去了进一步聚合形成行星的条件。

二是在海王星轨道外侧的柯伊伯带。宽度大约在20个天文单位左右,约为27亿公里,分布着众多岩质小行星和冰晶物质。据科学家们估测,这里的小行星数量至少达到百万颗级别,由于距离太远,小行星体反射太阳光线的能力十分微弱,即使是大型天文望远镜,也不太容易观察清楚这些星体,截至目前仅发现了体积较大的几千个小行星体。

至于这些小天体是如何形成的,科学家们推测,它们也是在太阳系原始星云的孕育中产生的,被太阳风吹到这一区域的残留物质聚积而成,而随着海王星轨道的外移,以及木星、土星和天王星引力波动的影响,原本形成的体积较大的小行星体,相互之间发生了剧烈的碰撞,产生了质量和体积更小的固态小行星和碎石,分布在海王星轨道之外,形成了最终的圆盘状结构。

而在圆盘的外围,积聚着很多冰封物质,逐渐聚合形成彗星核,成为彗星的发源地。探测器的主要结构随着太空探测技术的飞速发展,为了更直观、更全面、更系统地了解地外空间的宇宙环境、目标星球的基本特征以及宇宙物质的发展演化规律,从上世纪50年代前苏联成功发射第一颗月球探测器以来,人类共向地外发射了几百颗功能不同、目的地不同的探测器,其中对月球发射的探测器最多,达到130多个,其次为火星,也有近50次。

现在飞得非常远的探测器有这么几个:一是先驱者10号,是第一个对木星开展探测的探测器,1983年到达海王星轨道附近,也是第一个离开太阳系八大行星范围的人造物体,2003年失联。二是先驱者11号,是第二个对木星开展探测的探测器,1974年完成对木星的探测,1979年到达土星轨道附近,1995年失联。三是旅行者1号,对木星和土星开展探测以后,于1980年飞越土星,预计2025年前后会失去最后的动力来源。

四是旅行者2号,与1号相同目的也是对木星和土星开展探测,不过在动力延续的情况下顺带对天王星和海王星进行了探测,目前已经处于“失控”的状态。五是新视野号,用于对冥王星及其卫星卡戎进行探测,2015年到达冥王星轨道,探测结束以后,对柯伊伯带的天体开展监测,预计2030年前后离开太阳系。根据太空探测器的目的不同,其组成结构也有相应的差异,不过从总体上看,都包括探测器结构主体部分、通讯设备、相机设备、动力来源设备、太阳能板、射线天文望远镜、姿态调整设备、磁力监测设备等。

为了保障探测器在宇宙空间中的飞行顺畅以及能源消耗的节约,通常情况下的一个原则就是荷载量最大幅度压缩、总重量尽量减少,因而并没有特意装载可以监控小行星或者彗星运行轨迹的装备。探测器能躲避小行星吗那么这些探测器在深空中航行,特别是穿越小行星带或者太阳系外侧的柯伊伯带时,能否可以主动监测和躲避小行星或者彗星呢?答案是否定的,主要原因如下:从探测器的结构来看,并没有装载可以用于监测小行星运行的装置,另外,如果要推动探测器姿态调整,需要装载大量的可以提供反推力的气态物质或者能量供给,无形中会极大增加探测的质量,从而加重探测器的负担,减少其有效使用寿命。

从通讯技术水平来看,以现有的技术水平,即使在地球上,我们对于地外天体的运行规律也很难准确地进行监测和掌握,主要原因第一在于地外小天体体积较小,从地球上观测也很难捕捉到反射的光线;第二是它们的运行速度很快,即使发现了也很难定位和开展跟踪。在这种情况下,如果运用地球监测然后向探测器发射指令来调整飞行姿态的话,成功率较低,而且时间上也有很大的滞后性。

从小天体的密度分布来看,虽然小行星带和柯伊伯带小型天体的数量众多,但这两个区域的空间范围极广,据测算,小行星带里的天体,如果我们假如它们在一个平面内的话,那么,在3*10^12平方公里才有一个小行星存在,那么小行星之间的平均距离可以近似地看作是180万公里。而柯伊伯带内的小行星密度就更加小了,计算下来之间的平均距离将处于几千万公里甚至上亿公里级别。

在这种密度之下,即使想主动碰上我想也非常不容易吧。总结一下由于太空探测器特殊的探测用途,以及在发射和飞行过程中基于能量总量探测的需求,探测器不可能额外增多用于监测小行星飞行的诸多设备。同时,宇宙空间中虽然小行星数量众多,但是分布范围太过于广阔,其密度非常低,几百万、上千万公里才会有一颗小行星出现,在这种情况下,探测器被小行星撞击的几率是微乎其微的,因此更没有必要让探测器“负重”前行了。

月球正面一直对着地球吗,月球正面那么多陨石坑是怎么形成的?

月球正面一直对着地球吗,月球正面那么多陨石坑是怎么形成的

这个问题提的好,以前都没想过这种情况。题主的思维很活跃。。哈哈就拿目前来说,月球现在是以正面对着地球,因为它的自转和公转周期是相同的(当然了,在数亿年前,可不是这样的,这个下面再说)。如果现在来一场陨石雨,持续一个月,按照单个方向朝着地球和月球砸过来,大家可以想象一下,月球正面也肯定会被砸到的,虽然地球可以提供遮挡作用,但那些被地球引力偏移,然而却没有降落到地球上的陨石,都会朝着地球后面飞去,这个过程就有可能砸到月球正面。

其次,最主要还是在地球和月球诞生之后,因为潮汐力还并未锁定住月球,因此那时候的月球自转速度很快,不存在只有一个面一直面向地球,因此说月球被陨石砸的很均匀也不为过,但是随着时间的推移,潮汐力渐渐将月球自转速度降低下来,直到现在这个状态。所以说,月球正面的陨石坑也是被砸出来的。没有什么其他”超自然“的原因。

为什么直径800米左右的陨石撞击地球,就可以让地球毁灭呢?

6500万前那颗导致大量恐龙灭绝的小行星直径10公里,那都没有让地球毁灭,直径800米的小行星能掀起多大的波澜呢?不过很多生物会受到影响或灭绝或数量大大降低。1千米以下的小行星撞地球事件在地球历史上时常发生,在格陵兰岛地下就有一个直径十来公里的撞击坑,据推测是直径500米左右的小行星撞击产生,6500万年前那颗和大量恐龙灭绝的陨石坑,最宽处180公里,是一颗直径20公里左右的小行星撞击导致的,可这也没有让地球毁灭吧?地球的体积质量决定它不可能被陨石、小行星撞击所活毁灭,地球历史上可能遭受过一颗大小相当于火星的太阳系原始行星的撞击,使得地球地表物质被大量剥离,这颗原行星的撞击也没有使地球彻底毁灭。

要想将地球完全毁灭,所需要的能量最低也要超过重力结合能,地球物质质量万万亿吨,要想完全破坏地球,就是太阳爆炸也可能做不到。规模较大的小行星撞击导致广泛的生物灭绝是肯定的,撞击导致的蘑菇云扬起大量粉尘到大气中,遮蔽阳光,使得地表在相当长的一段时间内不断降温。地球历史上曾有几次较大规模的火山爆发,使得火山灰覆盖了广泛的天空,使得地表从太阳获得的能量降低,也造成了广泛的生物灭绝事件。

根据牛顿第一定律,如果子弹在太空发射,假如没有陨石阻挡会停下来吗?

这个问题有坑,大家闪开,让我跳。牛顿第一定律,也就是惯性定律,最常见的描述就是说任意物体在不受到外力的时候,会保持匀速直线运动或者静止状态。我们已知的太空环境并不适用于“不受外力”这个条件,因为至少还会受到各个天体的引力,引力的作用是无限远的。只不过太远了引力就很小而已。就常见的子弹那点速度够干个啥,就算是最快的接近三倍音速的子弹吧,也就1公里每秒这个级别了,连近地轨道7.9公里每秒的最低环绕速度都不够。

如果要以1公里每秒的速度环绕地球,等我来算一下……需要在距离地球400000公里的轨道高度才可以稳定环绕地球。就算子弹的能量再大,逃逸地球,那还有太阳呢。陨石阻挡?略过地球最慢的陨石理论上也得超过11公里每秒。是子弹阻挡陨石,陨石才懒得搭理子弹呢。所以,牛顿第一定律和在太空发射子弹,这是两回事。在太空发射子弹哪哪哪到处都是外力。

宇宙飞船以每秒数十公里的速度飞行是如何避免撞上陨石或者其他障碍物的?

无需规避,或者说靠运气避免。宇宙飞船能在太阳系随便飞,是因为太阳系非常空旷。同时,太阳系中的物质都有比较明确的聚集区。至于规避,没什么好的办法规避,宇宙飞船压根没有设计主动规避,那意味着消耗更多动力,而宇宙飞船的动力几乎都是用来执行具体特定规划好的行动的,没有给规避小流星体或小行星留下余地。图示:在电影中出现的小行星带,但实际上小行星带的物质非常稀疏。

太阳系中的小行星,主要位于火星和木星轨道之间,这些小行星被称为主小行星带,它很可能是一颗破碎的岩石行星,主小行星带的大部分天体,由岩石和金属组成。而其它小行星则主要集中在海王星轨道之外的柯伊伯带了,在那里包含有大量的由冰组成的海王星外天体,再往外则是新发现的类塞德娜天体(sednoid),这些天体相当大,大到可以称为矮行星,因为它们的质量大到能够自身重力形成类似球体的形状。

图示:太阳系主小行星带天文学家估计,在主小行星带中大小约1km的小行星数量约为80,000。这意味着,平均而言,大型小行星之间的平均距离达到1700万公里。即使我们算上主带中较小的小行星,那么小行星之间的平均距离也是典型航天器自身大小的数百万倍之多。在主小行星带外,潜在危险物体之间的平均距离仍然是航天器大小的数百万倍。

因此,发生意外碰撞的可能性实际上非常小非常小非常小。因此,任务规划者不需要采取任何措施来避免小行星和流星体。太空垃圾才是潜在威胁相比起在太阳系中遨游的宇宙飞船,真正的麻烦其实是人造卫星的轨道上,现在存在许多人为原因产生的太空垃圾,这些太空垃圾日益增多,紧密环绕地球轨道,这才是真正的麻烦,而且随着时间的流逝,这个麻烦越来越大,终有一天会妨碍到我们继续发射卫星。

图示:从1957年到2015年,据统计共有1.7亿个大小不同的太空垃圾环绕在地球周围2017年2月,美国宇航员从空间站丢出一个装满垃圾重两吨的一个太空舱,这被视为史上最大一次太空丢垃圾事件。据据算,当前至少有高达1.7亿个太空垃圾正围绕地球高速飞行,如果不加理睬,最终随着太空垃圾的数量逐渐上升,很可能引发一场“灾难性的连环撞击事件”,世界各国发射的人造卫星、宇宙飞船甚至国际合作搭建的国际空间站都可能被彻底报废。

电影《重力》的设定就是太空垃圾击中国际空间站,除了女主角之外,所有其它宇航员全部牺牲的。这是首部以太空垃圾为题材的科幻电影。美国宇航局专家声称,由于太空垃圾的撞击,美国每年损失至少3~4颗人造卫星。如果情况继续恶化,50年内,世界各国将失去所有围绕地球飞行的可用卫星。在高达上亿的太空垃圾碎片中,各国最多在跟踪大约50万件较大的太空垃圾,但由于太空垃圾围绕地球运转的速度很快,高达2.7万公里每小时,这意味着任何大于1厘米的太空垃圾,就可能人造卫星等、宇宙飞船等造成严重损伤。

图示:美国宇航局公布的国际空间站外的仪器,被细小的太空垃圾击中造成的后果。至于应该如何清理这些太空垃圾,宇航专家们设计了多种方案,2018年4月2日,著名的SpaceX公司(就是把特斯拉跑车送上太空的那家公司)发射了一颗火箭。它的使命就是清理,地球低轨道上的大约21000个已知的垃圾碎片。图示:废弃的火箭助推器、过期的卫星和卫星碎片等构成了太空垃圾的主体图示:一个巨大的网兜兜住太空垃圾,迫使它们改道,进入大气层坠毁燃烧。

文章TAG:太空如何让陨石减速教授本以为是陨石太空如何陨石

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