进入太空后即使关掉发动机火箭依然可以前行如果一直在前行那么怎么拐弯呢?

如题所述

第1个回答  2020-09-28

首先纠正两个概念。


第一,“即使关掉发动机火箭依然可以前行如果一直在前行”——如果火箭处于一片没有任何天体的广阔空间——用物理语言来说即“平直空间”之中,这么说是对的。但实际上,我们人类发射的火箭都运行在近地空间,至少全是在太阳系里(先锋10/11、旅行者1/2四艘探测器的携带的燃料早已耗尽,无法称其为“火箭”了)。这就决定了任何一枚火箭在发动机关机后都不可能沿直线飞行。


第二,“拐弯”。这个概念在航天领域中有一个专门名称——变轨。


提起变轨,很多人首先想到的应该是下面这幅图:



这里面并没提到飞船或火箭的发动机是怎样工作的。于是在大众心目中,飞船或火箭的主发动机应该一直是“向后”——即完全平行于轨道轴线并与前进方向呈180°——喷射火焰,推动飞船或火箭一往无前。


然而实际上,飞船或火箭上至少会有两种发动机——主发动机(或变轨发动机),姿态控制发动机,见下图:



两种发动机的区别是,前者的推力轴线一定通过飞行器的重心,后者正好相反,其推力轴线一定不通过飞行器的重心。


所以,前者在工作时,会使飞行器在姿态不变(不发生或改变绕各个轴旋转的状态)的前提下加速或减速;而后者工作时一般只是发生或改变绕各个轴旋转的状态,而不改变整个飞行器的速度或加速度。


当然,如果主发动机或者叫变轨发动机的喷射方向是可变的,那么它就只有在其推力轴线通过飞行器重心的时候执行加减速或变轨任务;其他时候(推力轴线偏离飞行器重心)起到控制飞行器姿态的作用。这样的发动机,就是大名鼎鼎的所谓“矢量推力发动机”。


说到这里,就很明白了。当太空中的飞行器需要“拐弯”的时候,要先启动姿态控制发动机,让它的主发动机或叫变轨发动机指向预定“拐弯”方向的反方向(实际往往只需要与“拐弯”前的飞行方向呈直角),然后启动主发动机,使飞行器向新的方向加速。这时,飞行器的速度方向就会发生改变,而速度方向和速度值改变的规律服从速度合成平行四边形法则:



如果想看一个实物的示意,见下图——这时嫦娥一号“近月制动”时的工作状态。虽然不精确但也足够示意了。



看上去在太空中“拐弯”比在地面上麻烦不少,是吧?

相似回答