“为什么是液氧甲烷?”
何小峰抿了一口咖啡🔻,感受舌尖上的香浓滑腻,啧,n🎚ice!
“液氧甲烷的比冲虽然低🏹🟀于优秀的氢氧组合,但是依旧比液🝇氧煤油高出一些,使🗼♙🈲得这个燃料氧化剂组合有了实用价值。”
原因一、甲烷燃料🖇🐤罐设计制造难度较低,相对于氢氧组合,甲烷的沸点远高于液氢,和液氧接近。
氢气密度极低,氢氧火箭的氢气罐远比氧气罐要大,航天飞机每次发射都要抱着一个🆕🏗🚋巨大的橙色燃料罐,那个里面就是液氢燃料。
原因二、涡轮泵设计制造难度较低,甲烷火箭从燃料罐🎚到管路,再到涡轮泵,大幅降低了设计制造难度🆞🐧。
而氢的密度太低,氢泵🍂转数要求高,设计极难,需要多级泵才能达到想要的燃烧室压力。
原因三、火星有储量丰富的甲🙋🈱烷,只需收🃔集就可以用作飞船燃料。😓🀹
莫🎁斯教授听完笑着说道:“看来你的火星计划,有了百万分之一的可能性。”
何小峰🜻从手提包里掏出纸和笔计本😣🃉:“教授,在不涉密的情况下,您能介绍一下海盗1号是如何在火星🆞🐧着陆的吗?”
“🎁这个🜻没问题,实际上我在很多地方都做过演讲,首先你要明白一个概念叫做‘火星发射窗口’。”
由于地球和火星🚰公转周期不同,火星的公转周期是687天,在687天里,它会绕太阳旋转一周(360度),这意味着它每天会移动0.524度。
火星的轨🚧道是偏心率🔻为0.09的椭圆,地球轨道则接近正圆,这意味着地球和火星🆕🏗🚋之间的距离在时刻复杂变化。
当🎁太阳、地球、火🖇🐤星连成一条直线时,它们之间距离最短,约5600万公里。这样的理想位置,每隔779天才🈔会出现一次,大约是26个月。
因此得出结论,当地球和🏹🟀火星的日😣🃉心经度夹角为44度时,是理想的发射时间。
目前化学燃料为核心动力🏹🟀的火箭,性能极🃔其有限。在地球、火星会合的时间点附近窗口,发射探测器,成功率就会高很多,这个时间点就被称作‘火星发射窗口’。
莫斯教授🚧转身从身后的书柜里拿出一本相册,摊开一页,放到何小峰面前。
“这个就是海盗1号,人类第一个成功登陆火星的探测器。🝇探测器由两个部分组成,轨道卫星和着陆器🆞🐧。”莫斯教授指🜷🔇着两张照片介绍道。
“海盗1号于1975年8月20日发射,1976年6月19日进入🁆🃥🙺火星轨道,7月20日着陆器在火星地表登陆。”
天体物理学家瓦尔特·🍂霍曼,在192🐺🄼5年,提出了一种变换飞船轨道的方法,可以帮助航天器节省燃料,被称作霍曼转移轨道
“我们把地球到太阳的距离,约1.5亿公里,记作1个天文单位😓🀹(AU),火星到太阳的距离是1.52个AU,霍曼转移轨道的半长轴是1.26个A🂁U。”
根据开普勒第三定律(R^3)/(T^2)=GM🆑/(4π^2),计⛎🙐算得出霍曼转移轨道的周期是517天,探测器由于是单程,所以整个周期大约需要🕵🍻🍑259天。
在火星发射窗口期,从地球上发射一个探测器,使它超过第🝇一宇宙速度,在近日点,让探测器加速至霍曼转移轨道。
转移轨道上高速奔驰的探测器,🟏🜊会受到入轨偏差☑⚓🐿、控制偏差等因素的影响,出现一些微小的误差,进而与预定轨道产生一定的偏离。