【簡(jiǎn)介:】在地球表面,重力等于萬(wàn)有引力
G
Mm
R2 =mg
衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力提供向心力:
G
Mm
(R+h)2 =m
v2
R+h
聯(lián)立解得維修衛(wèi)星時(shí)航天飛機(jī)的速度v=
gR2
R+h =7.4
在地球表面,重力等于萬(wàn)有引力
G
Mm
R2 =mg
衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力提供向心力:
G
Mm
(R+h)2 =m
v2
R+h
聯(lián)立解得維修衛(wèi)星時(shí)航天飛機(jī)的速度v=
gR2
R+h =7.4km/s
答:維修衛(wèi)星時(shí)航天飛機(jī)的速度的大小為7.4km/s.
發(fā)明載人撲翼機(jī)有利用價(jià)值嗎?
有。
撲翼機(jī)的靈活程度是現(xiàn)有飛機(jī)無法比擬的,如果能夠發(fā)明載人撲翼機(jī),自然會(huì)有很多用途,不過現(xiàn)在主要的問題在于載人撲翼機(jī)的研發(fā)難度。
馬斯克的火箭技術(shù)哪來的?
SpaceX主要的技術(shù)專利其實(shí)是由美國(guó)NASA提供。比如,獵鷹9號(hào)火箭上所采用的梅林引擎原型,其實(shí)就是NASA當(dāng)年用于載人登月的Lunar Module Descent Engine。與此同時(shí),NASA還對(duì)SpaceX給予了大量的訂單,以支持SpaceX在市場(chǎng)中繼續(xù)發(fā)展壯大。
而馬斯克創(chuàng)立SpaceX的最終目的則是要讓商業(yè)火箭的發(fā)射成本大幅地降下來,并實(shí)現(xiàn)人類移民火星的計(jì)劃,讓人類進(jìn)入星際殖民的時(shí)代。
馬斯克旗下公司火箭技術(shù)一是來自NASA的土星五火箭技術(shù)資料的內(nèi)部公開,二是來自一些與馬斯克理念接近的一批科學(xué)家自行努力進(jìn)行的突破式設(shè)想和實(shí)驗(yàn)。
中國(guó)是不是第一個(gè)掌握磁懸浮的國(guó)家?
2001年8月14日,中國(guó)第一輛國(guó)產(chǎn)磁懸浮客車在長(zhǎng)春客車廠竣工下線,繼德國(guó)和日本之后成為第三個(gè)掌握磁懸浮客車技術(shù)的國(guó)家。
這輛磁懸浮客車由西南大學(xué)、長(zhǎng)春客車廠和株洲電力機(jī)車研究所聯(lián)合開發(fā)演示。
它的車體長(zhǎng)11.2米,寬2.6米,內(nèi)設(shè)28個(gè)座位,載重2噸。車體采用鋁合金梁板焊接,重量輕,自重僅16噸,由于沒有輪軌與車輛之間的機(jī)械摩擦阻力,車輛運(yùn)行時(shí)具有平穩(wěn)舒適、低噪音、無污染等優(yōu)點(diǎn)。
據(jù)悉,其采用電磁吸力將車輛浮起,與軌道間距始終保持在8-10毫米之間,采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng),運(yùn)營(yíng)時(shí)速60公里,最高試驗(yàn)時(shí)速可達(dá)100公里。
磁懸浮列車主要由懸浮系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)三大部分組成,通過電磁力實(shí)現(xiàn)列車與軌道之間的無接觸的懸浮和導(dǎo)向,再利用直線電機(jī)產(chǎn)生的電磁力牽引列車運(yùn)行。
1922年,德國(guó)工程師赫爾曼·肯佩爾(Hermann Kemper)提出了電磁懸浮原理,繼而申請(qǐng)了專利。
20世紀(jì)70年代以后,德國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)家相繼開展了磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的研發(fā)。英國(guó)從1973年才開始研究磁懸浮列車 ,卻是最早將磁懸浮列車投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)家之一。目前對(duì)磁懸浮列車研究最為成熟的當(dāng)屬德國(guó)和日本,而中國(guó)也位列世界上目前有磁浮列車試驗(yàn)或營(yíng)運(yùn)路線的三大國(guó)家之一。
中國(guó)在上世紀(jì)80年代初開始對(duì)低速常導(dǎo)型磁懸浮列車進(jìn)行研究。
1994年10月,西南交通大學(xué)建成了首條磁懸浮鐵路試驗(yàn)線,并同時(shí)開展了磁懸浮列車的載人試驗(yàn)。但是只能在完全理想的實(shí)驗(yàn)室條件下運(yùn)行成功。
1995年5月11日,中國(guó)第一臺(tái)載人磁懸浮列車在國(guó)防科技大學(xué)研制成功,使中國(guó)成為繼德國(guó)、日本、英國(guó)、前蘇聯(lián)、韓國(guó)之后,第六個(gè)研制成功磁懸浮列車的國(guó)家。
2000年,中國(guó)西南交通大學(xué)磁懸浮列車與磁浮技術(shù)研究所研制成功世界首輛高溫超導(dǎo)載人磁懸浮實(shí)驗(yàn)車。
我國(guó)第一輛磁懸浮列車(買自德國(guó))2003年1月開始在上海磁浮線運(yùn)行。
2006年出現(xiàn)的磁懸浮列車轟動(dòng)了世界,它是世界上第一條正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁懸浮線。西起上海市浦東新區(qū)龍陽(yáng)路車站,冬至上海的浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng),全場(chǎng)30余公里,最高時(shí)速430公里/小時(shí),換句話說,它跑完30公里只需要8分鐘的時(shí)間。
2009年5月13日,國(guó)內(nèi)首列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)用型中低速磁懸浮列車在唐車公司完成組裝,順利下線,并隨即開始進(jìn)行列車調(diào)試。
2015年10月,中國(guó)首條國(guó)產(chǎn)磁懸浮線路長(zhǎng)沙磁浮線成功試跑。
2016年5月6日,中國(guó)首條具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中低速磁懸浮商業(yè)運(yùn)營(yíng)示范線——長(zhǎng)沙磁浮快線開通試運(yùn)營(yíng)。該線路也是世界上最長(zhǎng)的中低速磁浮運(yùn)營(yíng)線。
2018年6月,我國(guó)首列商用磁浮2.0版列車在中車株洲電力機(jī)車有限公司下線。2.0版列車設(shè)計(jì)時(shí)速提升到了160公里,并采用三節(jié)編組,最大載客500人。此外,車輛牽引功率提升30%,懸浮能力提升6噸。商用磁浮2.0版列車適用于中心城市到衛(wèi)星城之間的交通。
2019年5月23日10時(shí)50分,時(shí)速達(dá)到600公里的高速磁懸浮試驗(yàn)樣在我國(guó)青島成功下線,這標(biāo)志著我們國(guó)家在高速磁懸浮技術(shù)上,獲得了重大突破,成為磁懸浮運(yùn)輸又一里程碑。中國(guó)中車人士透露,將于2022年完成對(duì)該樣車的高速考核。
磁懸浮列車雖然有諸多的好處,但世界上只有上海浦東磁懸浮鐵路真正投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。其實(shí)全球范圍內(nèi)沒有普及的原因還是比較多的:一個(gè)是因?yàn)樗枰馁Y金比較貴。除了研發(fā)建造的費(fèi)用嚇人,商業(yè)運(yùn)營(yíng)的代價(jià)也很高:一公里的路線最少需要花費(fèi)3億人民幣。而且正是由于它的速度太快了,所以它的穩(wěn)定性和可靠性(安全性),也需要長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際檢驗(yàn)??偨Y(jié)起來,一般的磁懸浮列車具有造價(jià)高、高耗電、輻射大、不可靠等特點(diǎn)。
高速磁懸浮在全球的推廣之路異常坎坷,但中低速磁懸浮、高溫/低溫超導(dǎo)卻在未來有著廣闊的應(yīng)用前景,而且有望搭載無人功能實(shí)現(xiàn)更智能的運(yùn)行。其有著快速、低耗、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn),常導(dǎo)磁懸浮列車可達(dá)400-500公里/小時(shí),超導(dǎo)磁懸浮列車可達(dá)500-600公里/小時(shí)。它的高速度使其在1000-1500公里之間的旅行距離中比乘坐飛機(jī)更優(yōu)越。
另外,中國(guó)正在研制超級(jí)磁懸浮列車,采用真空鋼管設(shè)計(jì),未來的時(shí)速可達(dá)到每小時(shí)2000公里。在西南交通大學(xué)的牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室超導(dǎo)技術(shù)研究所,中國(guó)科學(xué)家首次成功完成載人高溫超導(dǎo)磁懸浮環(huán)形軌道測(cè)試。