探索宇宙系列3-獵鷹9號|象爸科學日課

2020-08-28 象爸講科學

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上次給你講了,5月30號,SpaceX公司發射了一枚火箭,這個火箭的名字叫獵鷹9號,在這個火箭頂上連著一個載人飛船,這個飛船的名字叫龍載人飛船,裡面坐著兩個美國太空人,獵鷹9號成功的把這個兩名太空人送上了國際空間站。這獵鷹9號火箭和龍載人飛船都是SpaceX公司設計生產的。我給你詳細講講這個發射的過程


5月30號下午3點22分獵鷹9號火箭發動機啟動,開始噴火,火箭緩緩向上飛,速度越來越快,飛了大約2分鐘後,火箭的一半脫落了,緩緩落在海上的一條船上,收拾收拾裝上燃料,以後還能繼續用。火箭的另一半繼續飛。那問題來了,既然還要繼續飛,為一半火箭要先掉下來呢?你想啊,火箭要想飛的快,就要輕,這一半用完了就扔掉,剩下一半,當然輕了,就能飛的更快。

剩下一半火箭繼續飛大概6分鐘左右,就衝到了距離地面大概400公裡的高度,然後剩下的一半火箭也跟飛船脫離,脫離後的火箭會掉進海裡。而載著兩個太空人的宇宙飛船繼續在400公裡這個高度飛行,它要追上一個東西,什麼東西呢?一個人造衛星。


這個巨大的衛星就叫做國際空間站,裡面住著太空人,這些太空人在國際空間站裡除了吃飯、睡覺、鍛鍊身體以外,幾乎所有的時間都在做科學實驗。國際空間站在不停的繞著地球轉,大概1個半小時繞地球轉一圈,每天差不多轉15圈半。所以這國際空間站實際上是個在太空中圍著地球轉的大實驗室


飛船追了19個小時,終於追上國際空間站了,這時他正好在中國和蒙古邊境附近,蒙古是中國北邊的鄰國,在兩國邊境上空400公裡的地方,飛船速度降了下來,然後緩緩的跟國際空間站連接在一起,飛船的門正對著空間站的門,門對門緊緊扣在一起,然後門打開,太空人從飛船裡走進空間站。

現在,你正在聽我講課的時候,這兩位太空人正呆在國際空間站裡呢,他們要在那裡待好幾個禮拜。然後再回到飛船裡,衝回地球。快到地球表面的時候,飛船上的降落傘會打開,飛船緩緩掉進海裡,SpaceX公司的工作人員開著船過來把飛船從海上撈起來,到那時,這次飛行任務就完成了。


如果這個龍載人飛船在返回地球的過程中不出問題,那這次任務就圓滿了,這標誌著埃隆-馬斯克的公司造的火箭和飛船能夠安全的把太空人送出地球,再送回來。這可是個大事情,在人類探索宇宙的歷史上從來沒有哪個私人的公司能完成這樣的事情,這事過去都是政府幹的。更厲害的是他的公司幹這事便宜。SpaceX把一個太空人從地球送到國際空間站要價是5500萬美金,還能賺錢。


這個價錢雖然稱不上白菜價,但是絕對是便宜了。從2011年以後,美國人送太空人到國際空間站就不用自己的火箭和飛船送了,為啥,因為實在太貴了,他們給俄國人出錢,讓俄國人發火箭送美國的太空人。俄國人送一個太空人收多少錢呢?8100萬美金,還是打過折的價格。你看馬斯克的公司送一次就要省2600萬美金,而且他說以後會更便宜。

你現在可能會想,哎!國際空間站距離地面不也就400多公裡嗎,差不多也就是從北京到山東濟南的距離,坐飛機1000塊人民幣搞定。為啥不用飛機把太空人送上去。飛機真不行,飛機只有在空氣中才能飛起來,離開空氣飛機就不能飛了,你看飛機的兩個機翼也就是翅膀,飛機往前竄的時候空氣會向上推機翼,就飛起來了。另外飛機要燒油,油在飛機發動機裡面燃燒的時候必須要用到空氣中的氧氣。一架飛機起飛後一直朝上飛,當飛到差不多30公裡左右的高度時,就飛不動了。為啥?因為越高的地方空氣越稀薄,就是越少。剛才說了飛機要飛就得有空氣,到了30公裡的高度空氣稀薄的程度讓飛機不能飛了,更別說到400公裡的高度了,所以飛機飛不了那麼高。

那你可能又要問了,那火箭屁股後面也噴火啊,說明火箭的燃料也燃燒啊,難道火箭的燃料燃燒不需要氧氣?沒錯,火箭的燃料燃燒也要氧氣,但是火箭的燃料大致分為兩部分,一部分是燃料,能燒的,一部分叫氧化劑,提供燃料燃燒時候需要的氧氣的。所以要把太空人送出大氣層,必須要火箭,就是因為要用火箭,所以貴。


埃隆-馬斯克是第一真正讓火箭的價格便宜下來的人。價格便宜對於探索宇宙來說非常重要,為啥?原因很簡單,因為便宜了就放得起更多的火箭,就能有更多到太空探索的機會。火箭是人類探索宇宙必須的交通工具。

但是人最早發明火箭的時候可不是為了什麼探索未知,沒那麼浪漫,而是為了更快更多的殺人。不僅如此,人類探索宇宙的最初的原因也不是什麼為了什麼好奇心,而是為戰爭做準備。


最早的火箭是我們的老祖發明的,在中國歷史上,科學和技術基本都是被人看不上的東西,不像背古詩寫文章那麼高大上,大語文嗎。但是有一個朝代例外,那就是宋朝,總體上講宋朝的皇上不太管事,所以宋朝老百姓比較自由,於是宋朝就成了整個中華歷史上,科學技術最發達的時代。宋代的士兵使用一種會自己飛的箭。怎麼做的呢,在有羽毛的那種箭的箭頭後面綁一截竹筒,桶裡塞滿火藥,點著火藥,火往後噴,箭就往前飛。這就是最早的火箭。這種火箭聽起來懸乎,其實威力不怎麼大,所以在古代戰爭中並沒有發揮多大的作用。那時候打仗主要還是拿刀砍。拿長矛扎。


600多年後,有一本著名的美國科普雜誌叫《科學美國人》這個雜誌現在還在哈,依然是最好的科普雜誌,它有個中文版叫《環球科學》。1909年《科學美國人》登了一個中國人的故事,說在中國明朝的時候有個叫萬虎的當官的,他喜歡搞科研,給自己的椅子上綁了47個火箭和一個風箏,他坐上去把火箭點著,希望把自己能飛天上。這就是人類第一次把火箭作為交通工具的嘗試,儘管不知道結果怎麼樣,也許這萬老爺飛上天遊了一回,也許被炸的粉身碎骨,但是萬老爺的想像力和探索精神比如今老爺,那不知道要強到哪裡去了。

扯遠了,收收,接著扯火箭。真正讓火箭在戰爭中顯示威力的是印度人,印度是我們的鄰國,在中國的西南邊,印度人用一種新材料製造火箭,一下子威力大增,成了當時的高科技武器,打的英國人找不到北。然而後來真正讓火箭在戰爭中大規模應用的反倒是英國人。這又是怎樣的故事呢?下一節我就講給你聽。


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    (SpaceX官方放出的獵鷹9號發射的照片)編輯 |  呂夢微信 | ai_xingqiu