既然宇宙中没阻力,那么航天器只需要一直加速就可以达到很高的速度吗?

科学船坞


在我个人的认为宇宙中的零下270度的冷冻环境是各大星系的温差效应,才有向心性的摧拢机制作用的,质量越大其摧拢向心力越大,所以航天器脱离太阳系的宇宙向心力后,更大銀河系的宇宙向心的摆脱等待更高的速度才能离开银河系,最大的挑战二十光年直径的大半圈才能摆脱银河系的抛离才能向奔向宇宙深处的航行。这个加速未知需要多少光年的能源补给才能达到,就算航天器每秒鈡一千公里,二十光年直径的大半圈所需要耗能无可估量的。

飞出地球速每秒八公厘,飞出太阳系每秒十二公里,飞出银河系需要每秒一百公里以上或者会更高的比例。就算飞出银河系,能在宇宙中任意飞行,但宇宙向心摧拢力会影响你的速度的。因为你还在大星系的温差效应范围中,很很的大困难。光的速度根本不可能。虽然宇宙没有任何阻力,但温差效应的阻力不可轻视,地球空气温差效应是大旋风可以上千公里直径,海洋的洋流力大无比同样是温差效应,任何金属没有温差效应不能成型,我们任何应用技术都要有温差效应中产生物质。


陈昌海12


宇宙星际之间大部分是空旷的物质很稀少,当然绝对的虚空是不存在的,只是很稀少。理论上只要不断给它一个推力,航天器可以一直加速。并且一旦加速上去,即使推力撤可,也不会减速,而是会因惯性沿原航向一直飞下去,除非进入其他星系引力作用范围。

这当然是理想状态,实际影响它的因素还很多,比如遥远星系的引力虽然小也是有的,比如太空中零散星体、碎块以及微小粒子都会对它有影响,还有飞船航向的调整、飞船内部部件的运行都是要消耗能源的。

问题在于要达到星际航行的高速度,需要飞船不断加速,也就需要飞船携带很多能源燃料。目前的化学燃料能效低,不能够支撑星际航行的需要。因为航天器在这过程中一直在高速前进,中间不可能停下来补给。停下来就白加速了,再出发还得重新加速。其实即使可以停下来也没法补给,因为星际之间是空旷的,几乎没有什么物质可供补给。不能补给就必须在出发前带足所需能源燃料。而这会大大增加飞船质量,要让它加速到需要的速度就需要更多的燃料。这是一个无解的死循环。所以靠化学能源是不可能进行星际航行的,即使一个小小的探测器都不可能。

目前可以想到的能源方式就是核能,裂变能或者聚变能。未来或许还可以应用反物质技术,空间扭曲技术,那些都只是理论上的猜想,离实现还有非常遥远的距离。

拦在人类远航梦想前面的,还有一个最大的障碍,相对论效应。这使得人类的航行速度局限于光速之下。这对于动辄几十几百几千几万光年的宇宙来说,仍然是蜗牛的速度。


多维观世界


太空中或者宇宙中是真空(这里我将太阳系内化成小范围为太空,系外为宇宙),但并不代表没有任何“阻力”,所以并非如上所说,宇宙中没有阻力(这个说法还有待考证,毕竟现在第五种基本力也在考证当中),航天器就可以一直加速了!

航天器脱离地球后,仍然受到本系恒星(太阳)的引力以及其他行星的引力

众所周知,基础物理学上的四大基本力是强核力、弱核力、电磁力以及引力。在地球上存在的各类物体都会普遍的受到这四种或者其中两种一种的力的作用,航天器也不例外。当航天器需要飞出大气层时,就需要达到第一宇宙速度以用来克服部分地球引力才能飞出大气层。

当克服了地球部分引力飞到太空之后,飞船仍然受到地球的引力并且围绕着地球旋转,这时航天器达到了实际上的第一宇宙速度。如果想要彻底克服地球的引力,则还需要继续加速才能够拜托地球的引力。

在这里我们假设航天器脱离地球的引力之后向着冥王星方向飞去,并且假设地球之后没有已经不存在其他的行星和小行星以及其他各类尘埃,气体,小天体等。在这样的假设下,的确会如题所说航天器只需要一直加速就可以达到很高的速度(但不会超越光速,除非航天器如图粒子在核设备中一样,才会超越光速)。

但事实真的是这样吗?答案是否定的,宇宙中或者太空中不止存在着行星,还存在着其他小天体,小行星,彗星,气体,尘埃以及小行星带,先不说这些太空中的小天体,当航天器脱离地球后,到达火星的行星空域(引力范围)时,航天器依然受到了火星这颗行星的引力,如果它需要脱离火星的引力范围,仍然需要围绕火星做离心运动,才能使航天器加速并且脱离火星的引力范围。

而当航天器脱离火星后,在它向着冥王星方向(或者系外方向)航行的时候,依然会受到木星,土星,天王星,海王星以及冥王星的引力。当然这里还只是排除了其他小天体之外的情况,如果将小行星,气体与尘埃考虑进去的话,航天器的加速情况就更加的不乐观了。

木星作为太阳系中最大的天体,它庞大的“身躯”为地球挡住了许多的小行星,让地球避免与更多的小行星相撞。而当航天器到达木星正面时(小行星撞击最多的一面),如果情况不乐观,那么很可能航天器在加速的过程中就会与某颗小行星发生撞击事件,发生机毁机亡的事情。

除了各大行星的引力之外,系内与系外的电磁力(高速粒子流)以及恒星耀斑事件也是影响航天器加速的一个原因之一

太阳无时无刻都在向着系外送去太阳风(太阳高速粒子流),而太阳系内也在接收者系外某些粒子流的到来(数量较少),这些粒子流是太阳黑子或者系外恒星的恒星风产生的,这些粒子流中存在着一种基本力:电磁力,最明显的例子就是地球的大气层与太阳风的粒子流相撞产生的极光。当太阳发生强大的耀斑事件时,粒子流就不在是“流”,而称为“束”,这种粒子束就如同激光一样,会对航天器中的各类设备产生非常大的影响,导致航天器在运行的过程中发生故障,停止运行,之后再太空中做匀速运动,当遇到行星的引力时,就会被该行星的引力捕获,围绕着该行星运转,不在产生加速。

所以,一般来说,航天器在没有阻力的宇宙中并不会出现一直加速的情况,就算是旅行者2号一样,说不定某天它就会与某颗小行星相撞或者被某颗行星的引力捕获。


宇宙科学室


1,宇宙并非没有阻力,只是阻力很小。比如一些灰尘,星光的光压,附近星球的引力等等。

2,确实可以一直加速到很高速度。

3,在宇宙中加速,除了太阳帆这样使用光压的方法外,其他方法都需要舍弃自身质量。通俗点说,就是喷出去一些东西,让剩下的部分加速(火箭就是这么干的),所以,由于物体总质量有效,所以不可能无限制地加速,不然喷着喷着就没东西喷了。

4,速度达到一定程度之后,相对论的质量效应开始明显,这时候再加速,增加的也只是质量,而不会是太多速度。


破晓修罗


太空中没有空气,没有任何形成阻力的东西,航太器能够加到极速吗?

所有的速度在宇宙中都会受到限制,超过了限制,就会化作能量,而转化为无形。

为什么这样说呢?

我们看到一颗流星划破夜空消失在夜空中,那么流星能够最快加速到极限吗?不能,它受到空气中的阻力,产生的摩擦力而变成了一束光,一份热,和一声巨响。

有人说这地球上有空气的作用,而太空中没有空气,一定能够加速到极限。

其实这也不可能,因为太空中充满了磁场,磁力线纵横交错,任何一个物质的东西在太空中飞行都要突破磁力线的这张网,要切割磁力线,切割磁力线的结果是什么?是产生电场,与强大的电流,而发热爆炸。

有人说石头是良好的绝缘体,但是任何绝缘体在发热高温下分子轨道增大,而产生自由电子,而不再是绝缘体,而是良好的导体。既然是导体,就会产生强大的电流,而产生巨热而爆炸。

许多的事情不是在一个方面主导下发生,而是在多个因素下发生,这就是宇宙万事万物的变化条件与因素。


宝树白石


好问题,但牵扯若干【子孙问题】

1. 【阻力】是什么?——阻力是阻碍飞行器前进的力,是阻碍动力作用的力。阻力于动力是一对同生同灭的反作用力。

2. 【动力】是什么?——动力是飞行器释放能量克服阻力的力。飞得有动力,有动力就有阻力。大自然也没有免费的午餐。

3. 【阻力型】有哪些?——阻力包括:分子气阻力、原子气阻力、亚原子气阻力、真空场引力(万有引力)阻力。

分子气的阻力,究竟是怎么形成的?

根据【分子运动论】,大气层的空气有气态的氮分子与氧分子,不断在做无规则的运动。

那么,这些空气分子是怎么对飞行器造成阻力的呢?难道真是撞击飞行器界面造成的么?

其实,空气阻力机制人们并不清楚。所谓【碰撞理论】,也只是牵强附会的搪塞。

显然,空气分子在空间体积占比只有【

1‰】,分子界面电子只有【5~6个】,这不难计算。

根据泡利不相容原理,【分子界面电子】——不可能触及——【飞机界面电子】❗。

尤其:分子间隔那么远,之间的分子力是如何作用到对方的?真有【超距作用】么?

中学生与大学生可以不追究。物理教师与研究生与研究员,总不该揣着糊涂装明白吧?

可以说,把分子气的阻力机制搞清楚,亚原子气与真空场的阻力机制,则迎刃而解。

气态分子的阻力机制

飞行器在高速前行时,其界面会迅速挤压前方的空气,空气分子的核外电子加速运动。

一方面,电子获得动能增量,核外电子与核电荷之间原有相互作用(库仑力)的动态平衡。电子同时表现巨大反弹力或【抗简并压力】。——这才是分子气阻产生的根源。

另一方面,电子的加速运动,也会挤压前方的真空场,激发电磁波,通过电磁波,把电子动能传递给其它分子的核外电子。——这才是气态分子之间相互碰撞的根源。

别小觑电子【抗简并压】。以氕原子为例,原子内部只有【1个】核外电子,它的绕核震荡高达2200千米/秒,几乎同时分布在原子每个角落,使得原子就像一个非常致密的刚体球。

▲地球辐射带的同步卫星网络

气态亚原子的阻力机制

我们的同步卫星,也是一个飞行器,离地3万多千米,处在更远的地球辐射带。

地球辐射带,没有分子与原子,只有亚原子或等离子体,主要是零零星星的自由电子。

毫无疑问,同步卫星也会受到等离子体的阻力。等离子体的分布很稀薄,阻力较弱。

近地卫星,为什么要配置太阳能电池板?远地太空探测器,为什么要携带核电池动力源?
▲nasa新一代离子推进器。

著名的【霍尔效应推进器】,就是把氙气电子发射出去作为【尾噴工质】,来克服气态亚原子的阻力与地球引力场的残余势力。


微波背景辐射带的阻力机制

现在可以【回到本题】了。

我们知道,在离地150万千米的普朗克卫星那里的深太空区域,被称为背景微波辐射带,简称【微波带】。

微波带,泛指只有毫米厘米微波没有亚原子的超低温超低压的空间区域,≈绝对真空。

典型微波带的绝对温标为【2.725K】,据有关资料称,对应的准真空零点能为【0.7meV】。

▲欧洲普朗克卫星,在微波背景辐射带。

按“真空非介质”理论,除了轻微的地球引力与可忽略的太阳引力,似乎没有任何阻力。

这种观点,与“光传无介质”一样,至少是缺乏证据的,而且严重误导了太多的莘莘学子。

事实上,即便是电磁波,在深太空中涌动的历史长河中,总要渐渐衰减,渐渐降频红移。

从本超星系团的M87黑洞传到我们地球的射电望远镜,其电磁波会弱化为毫米微波,就是因为真空场,既是光子载体,又有吸收阻力。

▲水力喷射器的抽真空原理示意图

通过日常生活体验到。例如,拿一个可以抽真空的玻璃瓶,里面放少许水。持续抽真空,凝聚态的水分子会不断挥发,其实是被真空场吸引出来。

这表明真空场有吸能作用,使高能凝聚态的水,变成低能态的气体。

进一步分析。有一个自由电子(最小的飞行器)在深太空的真空场中以速度v极速飞行,该电子的动能增量为△Ek=△½mv²。

电子的极速飞行(平动),必然会挤压前面的真空区域,激起电磁波。


好比冲锋舟在水面上穿梭,激起前面的浪涌。

电子动能增量与激发电磁波的频率增量成正比:△½mv²∝△hf,或:½mv²=κ·hf。

此式,其实就是广义的光电效应方程,如果没有持续供应的外加能源,则电子就不可能有动能增量。这就证明,真空场也是有阻力的。

(完)


物理新视野


对头。不过有惯性能存在,也是要消耗大量能。

给你个公式:

a=F/m

a为加速度,F为加速力,m为被加速物体。

式中可以看出,加速力,即能量一样情况下,最后获得速度与被加速物质量大小有关

但是相对论来了,相对论又说,速度越大,质量会越大,这时你再加速就会显得非常难。所以相对论说速度不能无限大,有个极值,光速!

听到这个你心是不是拔凉拔凉滴?!


力铭趣谈经济分析


飞机在空中飞行的时候会受到空气阻力的影响,空气阻力会影响飞机的飞行速度。大气层中高度越高,飞机飞行时受的空气阻力就会越小,所以大型客机往往在距离地面10000米附近的高空飞行。

若是冲出了大气层,外太空中几乎是真空,飞行器几乎不会受到空气阻力的影响。没有了空气阻力影响,依然有很多因素限制着飞行器的加速,飞行器并不能肆意加速。

俄国的齐奥尔科夫斯基利用动量守恒最早给出了理想情况下火箭在发动机工作的情况下获得的速度增量公式,ΔV=Veln(m0/m1)。这个公式被称作齐奥尔科夫斯基公式,其中ΔV为速度增量,Ve为火箭喷出的物体相对于火箭的速度,m0和m1分别为火箭开始工作以及结束工作时的质量。从这个公式中可以看得出,要想让火箭飞得更快,可以增加喷射物体的速度,以及采用多级火箭的方式。

齐奥尔科夫斯基公式没有考虑空气阻力和天体的引力,在外太空中虽然没有空气阻力,不过天体的引力能够约束着飞行器向外飞行。比如一个飞行器要飞出太阳系,在向外飞行的过程中会受到来自太阳的引力,此时太阳的引力是飞行器飞出太阳系的阻力。真正进行太空飞行的时候,来自天体的引力是必须要考虑的,并且是主导着飞行器怎么飞行的关键因素。像我们熟悉的三个宇宙速度,都是建立在地球、太阳引力基础上计算出来的。


刁博


谁告诉你太空中没有阻力?只不过太空中的物质密度很低罢了!随着速度的增加,航天器在运动过程中碰撞各种大大小小的东西的机率随之增加,并且,一小粒尘埃以每秒一万公里的速度打在你身上的效果与每秒一百公里的速度打在你身上的效果差远了(有功夫的话可以用动能关系做个大致的定量计算)。所以,不用到光速你的航天器就解体了,解体到足够小也就成了光,那个时候可以达到光速,但早已物是人非,航天器不再是航天器了!正因为如此,才没有以光速狂奔的物体,只有小到光的程度才有可能如此狂奔。


宣宏宇


你说的对,是这样的。等离子发动机的推力是很小的,但是只要一直保持同样的功率,飞船就可以接近光速。


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