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·排气速度:衡量推进剂粒子从火箭喷管或推进器喷出的速度;
·比冲(简称isp):衡量发动机產生推力的效率,通常定义为“发动机在1倍地球重力加速度(1g)下能够持续產生推力的时间”
——即发动机能使火箭在地球重力场中悬停(既不上升也不下降)的秒数。
大多数现代火箭燃料的比冲在数百秒量级。
需要注意的是:
·某些比冲较低的燃料在特定场景下可能更有用;
·比冲会受环境影响(如在大气层內或太空中使用,比冲会有所不同)。
因此,我们通常会使用比冲较低的助推器来实现地面起飞——这类助推器虽然效率不高,但能提供更大的推力。
比冲与排气速度之间存在明確的数学关係:
·推进剂的排气速度除以地球重力加速度(32英尺秒2或9.8米秒2),可近似得到该推进剂的比冲;
·反之,比冲乘以地球重力加速度,可得到推进剂的排气速度。
加粗-静態卫星
与大多数以“移动太空飞行器”
为目標的推进系统不同,静態卫星的设计目的是“使物体保持静止”
。
静態卫星的概念由罗伯特?福沃德於1993年提出,名称由“静態”
(static)和“卫星”
(satellite)组合而成。
它能够直接悬停在恆星上方,而非像普通卫星那样沿轨道环绕恆星运行。
静態卫星的工作原理是“利用太阳光的辐射压平衡恆星的引力”
:
·静態卫星的主体是一个轻薄的物体,其平面与恆星光线垂直;
·太阳光照射在物体上產生的辐射压,与恆星对物体的引力相互平衡,使物体保持在固定位置。
为確保静態卫星既不远离恆星也不坠入恆星,需要精確平衡其“截面密度”
(即单位面积的质量),因此静態卫星通常会配备调整截面和倾斜角度的装置——这不仅能实现轨道维持,甚至能让静態卫星像太阳帆一样移动。
静態卫星正常工作的关键因素是“表面密度”
(或截面密度)——即静態卫星的厚度,通常需要达到锡箔纸甚至更薄的水平。
由於太阳光的辐射压和恆星引力均遵循“平方反比定律”
(强度隨距离平方递减),具有特定表面密度的静態卫星,其工作状態不受与恆星距离的影响。
但需要注意的是,对於亮度-质量比不同的恆星,同一静態卫星无法正常工作——恆星的质量差异通常在100倍以內,但亮度差异可超过10亿倍,这会导致辐射压与引力的平衡关係完全不同。
静態卫星的设计还可进行多种变体:
·利用磁场偏转太阳风离子,作为太阳光辐射压的补充或替代;
·结合太阳反射镜或光束,使更重的静態卫星也能实现悬停。
“拉格卫星”
(lagite)是静態卫星的一种特殊变体,名称由“拉格朗日点”
(lagrangepoint)和“卫星”
(satellite)组合而成。
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