不是吧,这种水平学人发科普帖?给伪科普贴来点正经科普
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虎野郎 楼主
起因是这贴
https://tieba.baidu.com/p/8230926597这楼主说空间站高度不超过200km(不知道怎么得出的),然后楼下有人提醒
lz
,说如果是这高度的话空间站需要有8km/s的速度,但lz不明白这8km/s的速度是怎么来的,然后我就提醒lz,空间站是失重状态,所以必定以第一宇宙速度在做匀速圆周运动(初中物理常识),而楼上说的8km/s其实就是指第一宇宙速度(7.9km/s)
然后这楼主不知道是还没懂,还是懂了但不肯承认错误,
一直顾左右而言他,甚至反指我没常识,要我去读书学习[笑眼]
做科普是好事,但是如果自己一知半解还学人科普那就是害人了[笑眼]
@gohomeman1
2023年05月03日 13点05分 1
level 3
虎野郎 楼主
球2太空电梯这段bug真的数不胜数,有时候你强行圆了一个bug,可能就会出现一个新的bug。我就发现了不少bug,而且是没什么人讨论过的,就在这里和大家讨论一下。我会力所能及解答,遇到不同意见绝不会说“这是常识,自己学习去”来忽悠人[滑稽]
2023年05月03日 15点05分 2
level 3
虎野郎 楼主
首先科普一下方舟号空间站的高度。
先说结论,空间站只可能在3w6km的同步轨道上,而不会是100km、200km之类的高度。
电影里空间站“生前”的镜头不多,所以有人可能会忽略掉一些细节。首先空间站的第一次特写,会看到有个穿着宇航服的人正在附近进行舱外活动,还抛给另一个人扳手。然后吴京进入空间站后,里面的人都在漂浮着。可以看出,空间站附近的空间是处于失重状态。这是判断空间站高度的重要条件。
然后再来看看引力和向心力的关系,左边是引力,右边是向心力
我只找到这个图,其实这里不用线速度v,而用角速度ω更好,因为太空电梯和空间站是角速度恒定(等于地球自转角速度)。这里用v=ωr代入,可以看出引力和r平方成反比,而向心力和r成正比。这就表示r增大时,引力会减少得比向心力快。r减少时,引力会增加得比向心力快。所以在垂直方向上,只存在一个高度半径R,引力和向心力相等。因为r>R时,引力会比向心力小,r<R时引力会比向心力大。这个R在地球上就是3w6km,这就是为什么同步卫星都是在3w6km上,而不是其他高度。
2023年05月03日 15点05分 3
吧务
level 13
因为吧主是个丈育(即答)
2023年05月03日 15点05分 4
哈?为啥这样说自己?
2023年05月19日 08点05分
level 3
虎野郎 楼主
知道这个原理后,也能很容易明白太空电梯的原理,高度小于空间站的物体,引力大于向心力,会给空间站向下(向地心)的牵引力,高度大于空间站的物体,引力小于向心力,就会给与空间站向上的牵引力。很明显3w6km高度的太空电梯不可能仅从地表提高支撑,所以需要在高于空间站的高度放配重来给空间站向上的牵引力。至于为什么是9w公里?其实配重有好几个方案,这个是以碳纳米管自重作为配重算出来的,3w6km的纳米管,至少也得再配3w6km才能平衡,然后再加上电梯基座、轿厢和其他设施的重量就变成9wkm了。
2023年05月03日 15点05分 5
level 3
虎野郎 楼主
接着开始说bug了。
知道空间站的高度之后,你就开始发现太空电梯这段剧情的各种bug了。首先是轿厢速度太快,电影里轿厢很快就升到空间站高度。要知道3w6km用第一宇宙速度也得1个多小时才能到达,说明电影里这轿厢至少加速到2倍第一宇宙速度,轿厢真能加速到这么快?好,我假设黑科技真能加速到这么快,但这就引出第二个bug。因为我看设定轿厢是用涡扇发动机,而外太空由于空气稀薄,涡扇发动机是无法正常运行的。所以轿厢必然是在卡门线(100km)以内加速到第一宇宙速度以上。但是即使按照10g的加速度,加速到第一宇宙速度也需要行使300多km,显然远超卡门线。有兴趣的朋友可以算算,看看我有没有算错。另外,轿厢下降时也可以看到发动机向下喷射来减速,如果是涡扇发动机的话,这进气是怎么弄的?
2023年05月03日 16点05分 6
按照官方设定太空电梯的轿厢最高平均加速度可以达到10G以上,也就是大约一百米每平方秒,按这个速度到同步轨道顶多也就十几分钟吧;假设10G不是最快的话电影的时间长度还算合理(电影多少剪掉了一些的,或者是有的片段有快进)。
2023年07月18日 15点07分
还有就是发动机的问题,官方设定似乎是说在大气层内是喷气发动机,出大气层之后就是火箭发动机了(类似的操作可以参考英国的“云霄塔”单级入轨航天器的设计),再往上还有牵引装置,维持一个10G的加速度不算很难吧。
2023年07月18日 15点07分
下降时发动机启动减速的问题,那不就是垂直起降吗。至于喷气发动机的进气问题,前面说过了,轿厢上有火箭发动机,火箭发动机的反推技术即使是本位面的人类也已经初步掌握了,不算难。
2023年07月18日 15点07分
@薄荷mos 10G加速度,别说十几分钟,人体能不能支持十几秒都成问题,而且电影里有一个小细节,就是战斗机熄火之后,估计是刚过卡门线,轿厢开始进入失重状态,吴京巧用灭火器杀敌,那时候已经没用发动机推进了,说明加速只有在开头一小段,之后就靠惯性飞向空间站
2023年07月19日 07点07分
level 3
虎野郎 楼主
说完轿厢上升太快,就到空间站下降太快了[滑稽]
这里还有个地方有争议,就是空间站被炸之后,应该是飘走,而不是掉下来。如果炸掉了和配重连接的缆绳,失去了配重向上的牵引,就会被扯下来了,可以说得通。至于为什么第一印象都是觉得炸掉的应该是和地面连接的缆绳,是因为空间站掉下来时没看到有任何缆绳,如果说碳纳米管在进入大气时被烧掉了不知道能不能圆[滑稽]
说回下降太快,有兴趣的可以算算从3w6km以1g加速度下落,需要多久?我算的是要40多分钟。而且3w6km高度时,重力只有地面1/35之一左右,只有接近地表时才会有1g加速度,然后再考虑大气阻力什么的,下落时间肯定远大于40分钟。唯一可能接受的解释就是纳米管正常状态是被拉长了的,炸断之后空间站就被纳米管弹性收缩扯下来了。至于会不会那么快就扯下来就得看这拉力能编得多强了[滑稽]
2023年05月03日 16点05分 8
电影里面有相关细节的,在空间站坠落之前,有一段纳米缆绳先掉了下来
2023年06月03日 12点06分
电影里一共炸了两个轿厢,第一个把太空电梯下方的一条缆绳炸了;第二个引发了连锁反应,把空间站与太空电梯的链接部分炸毁了,空间站本体与太空电梯失去了刚性连接后被之前断掉的缆绳拉到了地面。 逻辑大概是这么个逻辑,但具体的情况电影里没拍清楚[汗]
2023年07月18日 16点07分
@薄荷mos 我说的也差不多是这个意思,不过炸断的只可能是空间站和太空电梯上方的缆绳,然后被下方的缆绳扯回地面,但其实以空间站那个高度和速度,是不可能垂直掉回地面的,最有可能是绕一个大圈之后掉到地球背面。
2023年07月19日 07点07分
吧务
level 13
懒得理你,连太空天梯的基本原理都不懂,还不断来balabala
7.8km/s的第一宇宙速度,这个连小学生现在都知道的事情,还需要你来提醒?我连这个都不知道,还敢发科普帖子?
现在有视频了,但是我没心情再去细究那个问题
当时从电影看,从它大气层中所花时间和太空中所花时间对比,我认为这个空间站高度200km左右才合理。
如果真在同步轨道上或者哪怕是有人后来说的1万㎞,还能掉下来,更加见鬼
2023年05月03日 17点05分 9
你哪里看出我不知道太空电梯的原理?反而是我看出你一直在回避我的问题,200km的高度失重需要什么条件,你一直不敢回答[笑眼]
2023年05月03日 17点05分
@虎野郎 他甚至,第一宇宙速度都说错了,上没上过初中我都要怀疑了。。
2023年05月04日 07点05分
吧务
level 13
仔细去想一想,到底是你不懂,还是我不懂?
2023年05月03日 17点05分 10
level 3
虎野郎 楼主
本来打算睡了,原lz来了,那我就继续写吧,顺便看看他怎么狡辩[滑稽]
下一个bug就是空间站掉下来了,但轿厢仍在轨道运行。配重被炸飞之后,没了配重向上的牵引,空间站以下整个太空电梯会马上进行自由落体运动,包括当时运行在电梯上的几个轿厢。空间站高度比吴京高,所以按道理空间站应该比吴京晚掉下来,但我看到轿厢发动机在反向减速,所以比空间站晚掉下来,算是说得通。但这又引入另一个bug,纳米管已经不是绷紧的状态了,失去了轨道能力,而电影里纳米管还是绷得直直的,轿厢依然顺着纳米管下落。而且纳米管和轿厢同时自由落体,轿厢这时反向减速,纳米管下落速度只会比轿厢快,而不会出现电影里的刹车火花。
2023年05月03日 18点05分 11
我这里说的轨道,是指由纳米管组成的上升下降轨道,而不是指卫星轨道的那个轨道。
2023年05月03日 18点05分
方舟号都寄了电梯还在正常运行这个我是怎么想都没想明白的[小乖]
2023年05月04日 00点05分
@合众训练师虎昂 关于这个问题我有一个想法,就是高层楼宇,大概每隔十层就有一个隔空层,好像是高楼防火用,免得火灾时候整栋大厦烧通光,同样道理,太空电梯也可能有类似分段式设计,靠近地面的属于硬建筑,类似埃菲尔铁塔,而靠近上端空间站的,才是纳米缆配重那一些,所以,只要吴京轿厢来到
2023年05月04日 05点05分
所以,只要吴京轿厢来到“硬建筑”部分,那头上的空间站或者太空电梯损毁也不会受影响。当然,更合理的话,我倾向于九万公里外的空间站飘走,而电影中高处坠下的类似空间站物体其实是“高楼防火层”,即太空电梯的其中一环,而不是主空间站。
2023年05月04日 05点05分
吧务
level 13
[吐舌]拱火
2023年05月04日 15点05分 12
其实不用看官方设定,看我的解释就知道,只可能在3w6公里[滑稽]
2023年05月05日 14点05分
level 1
不太懂。所谓同步卫星或空间站的同步,是指与地球完全相对静止吗?我是说有没有误差?若是有累计误差的话,电梯迟早就被扯坏了吧?
2023年05月05日 14点05分 13
太空电梯上的每一点都和地面完全相对静止是不可能的,轿厢的升降、大气的流动都可能对电梯的一部分施加一个水平的力,所以太空电梯主体就是缆绳,能承受一定拉扯,只要不是很大的外力一般不会扯断,顶多是偏离轨道而已。
2023年05月05日 14点05分
level 1
单独的同步卫星都还需要定期进行位置修正,若是连接超长的电梯,就需要电梯轨道有相当大的柔性才能弥补相对速度误差吧?
2023年05月05日 14点05分 14
可以想象成一个超巨型的风筝,不同的是在外太空没什么空气阻力,不会像风筝一样被风吹到东倒西歪,总体上是相对静止,不过风筝各部分都可能有相对运动,如果偏离轨道了,太空电梯也一样需要调整。
2023年05月05日 14点05分
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