論為何現(xiàn)實(shí)中火箭不能像游戲中一樣力大磚飛
我是約翰。所謂“靈感來源于壓力”,在期中復(fù)習(xí)時(shí)我忽地想到了一個(gè)問題:為何太空游戲中的火箭可以做得極其龐大,但現(xiàn)實(shí)中最大的火箭(只算已成功的),土星五號(hào),為何就不能再大一些呢?
一、材料強(qiáng)度
在大多數(shù)太空游戲中,制造火箭的材料只能被撞擊所破壞,而現(xiàn)實(shí)中材料的強(qiáng)度是有上限的,火箭起飛時(shí)的重力加速度會(huì)把一個(gè)超大火箭的組成材料壓癟,從而使火箭的功能被破壞。當(dāng)然這是地面上的情況,科幻電影中的超級(jí)大的飛船并不是不可行,只要在軌道上建造就可以避免這個(gè)問題。當(dāng)然,一艘大的飛船一定是十分笨重的,很難轉(zhuǎn)向,這毋庸置疑。不過當(dāng)飛船大到一定程度時(shí),它還是要考慮材料問題,以應(yīng)對(duì)太空碎屑、引力導(dǎo)致的形變、自身的引力等等,不過考慮到人類目前的技術(shù)還不能在太空建造殲星艦之類的,這個(gè)就拋開不談了吧。
如果人類發(fā)現(xiàn)了一種超強(qiáng)材料,可以抵擋從地球起飛時(shí)的重力加速度,那么超大火箭的建設(shè)的第一個(gè)難關(guān)就算被克服了??墒牵蠡鸺恢箷?huì)遇到這一個(gè)門檻。
二、火箭引擎
當(dāng)飛船的質(zhì)量逐漸變大時(shí),推動(dòng)飛船也就變得越來越難。顯然越來越大號(hào)的引擎不能解決問題,因此土星五號(hào)采取了多個(gè)引擎并列使用來克服這一問題。但是如果一次性用了太多引擎,只要有一點(diǎn)誤差,比如一個(gè)最左邊的引擎比一個(gè)最右邊的引擎功率小了1%,那這個(gè)火箭就會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)地失衡,從而導(dǎo)致很大的麻煩。而在游戲中每個(gè)引擎的功率都是一樣的,就不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問題。
如果人類通過找到更強(qiáng)大的推進(jìn)方法,比如核聚變驅(qū)動(dòng)或反物質(zhì)驅(qū)動(dòng),那么這個(gè)問題也可以被解決。但是還是有別的困難:
三、火箭組件回收和空氣阻力
埃隆·馬斯克的獵鷹九號(hào)的二級(jí)燃料箱是可回收的,意為它在與火箭分離時(shí)可以通過自身引擎降落到地上,從而反復(fù)使用。但是火箭越大意味著燃料箱越大,從而變得難以回收,如果非要給它加個(gè)回收裝置,那么它會(huì)有額外的重量,使得它又不能飛起來了。不能回收的燃料箱會(huì)怎樣?當(dāng)然是砸向地面啊!而此時(shí)的空燃料箱很大,砸到地上一定會(huì)造成很大的麻煩。同時(shí),越大的火箭其表面積就越大,在飛行過程中與空氣的接觸面積也就越大,那么它就會(huì)受到更多的阻力,從而需要更多的燃油飛向太空。這使得火箭越大,燃油利用的效率就越低。這也是超大火箭從地球上起飛時(shí)遇到的理論上最難以克服的困難,因?yàn)槟悴荒苡媚Хò训厍虻拇髿庾儧]。所以,與其用一個(gè)大型火箭一次運(yùn)很多東西上太空,還不如用很多個(gè)小火箭分多次運(yùn)東西上太空然后再對(duì)接。所以,火箭還是不要建的太大為好。

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