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速度達到驚人的23000公里/小時 為什麼特斯拉沒有解體?

最近一天Space X成為世界航天歷史上里程碑的存在,讓汽車愛好者歡呼的,不僅在於人類對於高重運載火箭的突破以及火箭回收技術的成熟應用,更在於將一輛第一代roadster電動車送上太空。成為成功的脫離地球引力以及軌道的第一輛乘坐車輛(月球載人車輛仍處在地球引力之內),目前已知的是火箭仍將帶著這輛roadster繼續行駛飛行,並保持10億年。在太空中的飛行速度往往可以達到24000km/h,但我們從當時直播傳輸來的畫面中發現,車輛狀態完好,究竟是為什麼在如此高的速度下,車輛仍然能保持如此高的完整度呢,下面讓我們來探討一下究竟蘊含了哪些原理。

引力與離心力相平衡,提防引力捕捉

火箭搭載汽車在太空中飛行,其軌道速度是計算好的,取決于飛船與汽車所說的引力與其離心力相平衡,只要飛船處在運行軌道中,飛船的速度方向的法向矢量永遠與中心衛星相交,那在這個法向方向上火箭與汽車是不會受理的,也就是說不會存在一些電影片段當中因為引力的作用,而飛船被撕裂解體的現象。

當然這個速度一定要在軌道當中保持恆定,否則也會因為二力不平衡,偏離軌道,進而被其它引力捕捉,而對於飛船軌跡中沒有考慮到的小行星(個別小行星地質存在大量的磁場物質,甚至高於目前人類已知的磁場環境)以及其他未知大型天體才是在飛行過程中最應該小心的。

分級跳躍,車輛太空受力最大點仍在極限應力範圍內

對於攜帶車輛的技術難度並不小於載人航天的技術難度,火箭的荷載能力等方面都是很大的考驗,在火箭上升的過程中,對於荷載物品的強度以及與火箭的連接強度都是很大的挑戰,這部分的技術難度是要高於火箭荷載車輛在軌道行駛的技術難度。我們現在的火箭的飛行過程是軌道飛行,分級跳躍,利用引力與離心力對等描繪出的軌道是火箭飛行的主要軌跡,並且火箭在飛往目的星系時的飛行軌跡,也是尋找兩個星球軌跡的受力結合點,當飛船處在這點時也就荷載車輛受力最大點。

因為荷載車輛通過地球表面發射進入近地軌道再行駛到遠地軌道,這個過程的力是要遠大於從地球軌道跳躍到其他星球軌道受力的,而且非凡從一個軌道進入另一個軌道時,在外太空中變軌時間是精確計算的,並且一般比地球變軌時間長,這個速度差產生的加速度也相對較少。

汽車箱體部件泄壓

因為太空是定義絕對真空的標準,車輛的可中箱體密封零件比如:油箱,制動液缸體等密封缸體都會因為內外氣壓受力影響缸體會像炸彈一樣爆炸,所以車輛在飛行太空之前一定已經對於這些密封箱體零件進行了泄壓處理。

絕對速度很高,相對速度很小

雖然飛船搭載汽車在太空中以非常高的時候運行,但在每次的飛行軌道過程中,因為太空中的空氣阻力接近為零,對於飛船的能量損失基本為零,也就是從理論上說飛船在軌道行駛中的速度基本恆定,加速度為零。

汽車與飛船通過固定裝置連接在一起,從絕對速度上來看汽車品牌作為整體,相對地球來說確實速度大,汽車與飛船的相對速度以汽車為受理標識來看基本為零,從而我們可以說,在太空軌道行駛時,車輛與飛船的連接件在沒有發生軌道跳躍時起基本不受力。

太空中真正致命的是振動

最近有科學家指出的太空源於振動的理論在航空航天領域給人的教訓是深刻的,飛船在飛行時其頻率是事先計算好的,頻率超過承受範圍及飛船運行軌跡,就會發生偏差,進而有可能就會發生偏離軌道甚至墜落的可能。

此次搭載的車輛與飛船之間的振動頻率是存在差異的,所以一旦車輛與飛船的振動頻率偏差較大,那麼飛船在外太空中其它力受力較小的環境下,就會產生偏離的現象,而同時車輛因為飛船的高頻振動原因也會與車身的固有頻率發生激振,對於連接零部件產生較大的應力,進而發生解體也是有可能的,所以說在太空中,車輛不發生解體最應考慮的就應該是其振動頻率的控制。

尊重科學,科技無時無刻在改變著人類的命運,也許某天我們就可以在另一個美麗的星球上定居,那是究竟會是怎樣的景象。


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