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航天、航宇和宇宙航行

2003-5-30 阅读次数:

  人类在地球陆地上诞生后,随着知识的积累,生产力不断提高,活动领域逐渐由陆地扩展到海洋(航海)、大气层空间(航空)和宇宙空间。

  我国著名科学家钱学森认为,人类冲出地球大气层进入宇宙空间活动,即宇宙航行(简称宇航),其历程可以分为两个阶段,第一阶段为航天,就是在太阳系范围内活动;第二阶段为航宇,就是冲出太阳系,进入银河系乃至河外星系活动。也有人把宇宙航行总称为航天的。

  由于地球的强大引力,尽管人类很早就有飞天的梦想,但在其发展的漫长岁月里,被束缚在地球表面上而一筹莫展。一二百年前,随着工业革命和科学技术的进步,人们制造了火车、汽车和轮船,加快了在地面上的运动速度,同时还能乘飞艇离开地面。随后空气动力学的研究和机械电子工业的发展,航空事业才迅速发展起来。但仍然只能在地球大气层内活动,地球引力不允许越雷池一步。

  火车、汽车、轮船、飞艇、飞机等不能进入宇宙空间,因素固然很多,但集中到一点,关键就是速度不够。地球的引力需要用速度去战胜。直到本世纪40年代,人们才获得战胜地球引力的速度——7.9公里/秒。这就是现代火箭达到的速度,即第一宇宙速度,也叫环绕速度,它能使物体环绕地球飞行。要完全摆地球引力的束缚,在太阳系内航行,还必须使航天飞行器的速度达到11.2公里/秒,即第二宇宙速度,也叫逃逸速度。要摆脱太阳的引力,冲出太阳系在银河系内航行,则需要达到 16.7公里/秒的第三宇宙速度。

  太阳系是辽阔的。地球与近邻月球的平均距离为384400公里,以第一宇宙速度飞行需要一两天的时间;与邻近的行星火星的最近距离为7800万公里,与最远行星冥王星的距离为45亿~60多亿公里,航天器飞向它们的飞行距离则更远,以第二宇宙速度飞行需要2~4个月或30~40年。但太阳距最近恒星的距离达43万亿公里,即 4.3光年,以第三宇宙速度飞行需要近 10万年的时间,而银河系的直径达10万光年,在银河系外还有千亿个河外星系。很显然,要冲出太阳系到银河系乃至河外星系去活动,用现在的火箭是不能胜任的,需要创造出更先进的动力工具,去战胜这遥远的距离,这需要科学技术的更大进步。正像钱学森指出的,要实现航宇的理想,人类的科学技术还需要有几次大的飞跃。

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