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    如果地球是平的,飞船如何发射?
    • 作者:管理员 更新时间:2013/11/18 18:26:49 【字号: 】 本条信息浏览人次共有

        过去,大部分的古文明都认为地球是平的,而且大部分都将地球默认为是静止的物体。然而时至今日,我们都知道地球事实上是一个巨大的、转动着的球体。而且,地球的曲率和自转运动都会对太空船的发射产生重大影响,本文将就这一点为您详细介绍。

    2005年10月19日土卫六的最后一个火箭从范登堡空军基地升空。
    NASA(美国国家航空航天局)供图
    2005年10月19日土卫六的最后一个火箭从范登堡空军基地升空。

        1851年法国物理学家让.傅科(Jean Foucault)做了一个著名的实验,测出地球上存在一种之前未知的力量。当时,他在巴黎国葬院的穹顶上悬挂了一根67米长的绳索,下方吊着一个28千克重的摆锤。依照人们日常生活的经验,这个硕大无比的摆应在沙盘上画下自己唯一且恒定的轨迹。然而神奇的是随着每一次摆动,地上巨大的沙盘便留下一个新的摆锤运动痕迹,这些运动痕迹并未重叠,这只大摆并没有始终按一条直线来回往复,沙盘上的每一条轨迹留痕都稍稍偏离了原来的轨迹(准确地说,在这个直径6米的沙盘边缘,两个相邻的轨迹的末端间相距大约3毫米)。经过一段时间后,摆动的方向更是偏转了一个很大的角度。基于这个实验,傅科当即宣布:“我们看到了地球的转动。”

    科氏惯性力也会捣乱
    例如在1982年英、阿马岛战争中,英国海军炮手在射击中根本无法命中阿根廷军队的舰船, 正是由于舰炮的设计者假设海战是在 英国本土(北半球)进行,因而根据科氏惯性力作了向左的校正。而马尔维纳斯群岛位于南半球(约南纬50°),炮手不懂科氏惯性力,结果在射击中产生了双倍的向左误差。

        地球表面的所有物体均沿纬线方向随地球自西向东旋转运动,因此地上的一切物体都受到科氏惯性力(Coriolis force)的作用。在北半球,物体都受到向右的偏转力,也就是有向右偏转的趋势。而在南半球的偏转则表现为向左的趋势。这种趋势在地球两极最大,而在赤道上惯性力则为0。

        虽然人们日常生活所受的科氏惯性力影响并不大,但是远距离抛射的弹丸或宇宙飞船却受其影响很大。这是由于他们运行距离较长,即便是很小的误差角度,在远距离运动之后仍可能造成很大的位移。

        舰炮的射程最远只有几十公里,而发射载人飞船上天火箭的抛射距离是舰炮的几十倍乃至几百倍。所以神舟七号发射的时候也必然需要考虑到科氏惯性力的影响,做出相应的修正;否则太空船上天之后可能因为定位出现问题而无法被地面观察站发现及引导,而这样会极大地威胁到航天员的生命安全。如果地球是平的且不会转动,那就不需要考虑科氏惯性力的作用,飞船升空的计算也会简单很多。

        除了科氏惯性力之外,地球自转本身所蕴含的速度对于太空船发射而言是个必须考虑的问题。因为被发射太空船的飞行速度是由运载火箭的速度与地球速度的转动分量叠加起来形成的。越接近赤道的位置,距离地心就越远,自转速度就越快。因此在运载火箭的速度一定的情况下,发射场的纬度越低,可利用的地球转动速度越大,发射太空船的轨道速度就越大——这也就是为什么世界各国都会尽量将自己的火箭发射基地设在接近赤道的位置。我国新设立的海南岛卫星发射基地的设立也是这个原因。

    如果地球是平的
    NASA(美国国家航空航天局)供图

        除了要考虑纬度的问题之外,发射太空船还必须要从西向东发射。因为地球的转动方向就是沿纬线方向从西向东转动的,向东发射会比向西发射能更大限度地利用地球的转动能量,这实质上是借助地球的自转力来提高太空船的飞行速度。

        当然,如果地球是平的且不转动,则无需考虑向哪个方向发射这种问题:反正向任何一个方向发射都没有什么区别。

        毫无疑问地球是圆的,因此在30公里外的东西即便是您视力再好也无法看到。因为地球上弯曲度决定了30公里外的物体在地平线以下,您的视线被地球挡住了。这也就是为什么在海上看船都会先只看到桅杆,而后才能看到船体。太空船并不是一个可以独立运行的个体,即便是发射成功之后它仍需要地面的监控和支持,这样上面的航天员才能工作。甚至大部分飞行指令都是地面指挥站下达的,因此如果地面和太空船无法正常沟通的话,对于航天员而言无异一场灾难。

        正是由于地球是圆的而且在不停地转动,所以除非太空船在太空中处于同步轨道、与地面站始终保持在同一位置上,否则随着地球的转动,地面站就无法和太空船保持联系,因为这时它就被地球自身挡住了。所以要想能随时跟太空船保持联系,只能在全球多个地点布设观测站或者通信中继点,这样地面指挥中心和太空船之间即便被地球阻隔,仍能保持通信畅通。美国和前苏联由于有多处海外军事基地和大量的同盟国,以此要解决这个问题相当简单:只要所需地区建立一个太空观测站即可。而由于中国缺乏海外基地,只能通过海上太空观察船来完成任务。这能从根本上解释,为什么神舟太空船发射时远望号太空观测船必须同时出动,航行到指定海区以作为地面的保障力量。

        当然,如果地球是平的,就根本没有任何出动远望号作为保障的必要了:只要一个地面站就能解决从卫星到太空船发射的所有问题。

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