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为什么宇宙飞船(比如奥德赛)在太空中不停地旋转?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-11-27 20:38:05

有意地在航天器上施加一个自旋是有几个原因的。自旋稳定是为了给航天器提供陀螺刚度。一个旋转的物体有角动量,它将很难被它的方向所干扰。在六年级或七年级的科学课上,你们可能见过这样的例子,用自行车轮子。一名学生被告知要用两个钉子固定自行车车轮,一个钉子从车轮两侧的中心伸出来。然后其他学生开始转动轮胎。他们会让它高速旋转。然后他们会后退一步,让拿着轮子的学生试着改变轮子的平面方向。学生会报告说,纺车比不纺车需要更大的力。

所以,如果我们让宇宙飞船在一个轴上稳定旋转,它将更能抵抗外部扭矩,否则可能导致翻滚。

刚刚抵达木星的朱诺号宇宙飞船就是自旋稳定宇宙飞船的一个例子。在组装国际空间站的早期,我们让它以X-Nadir旋转(长轴向下)来节省燃料。

为什么宇宙飞船(比如奥德赛)在太空中不停地旋转

你可能从图片和视频中没有意识到,但国际空间站正在旋转。国际空间站以每分钟4度的速度绕y轴旋转。它这样做是为了让它的各个部分都指向它们需要指向的方向,以完成它们的工作。GPS天线向上指向GPS卫星的位置,s波段和ku波段天线向上指向TDRSS(通信卫星)的位置,地球观测窗口指向地球,对接口指向径向或速度矢量方向,沿风险最大的方向保持碎片屏蔽最大化。

国际空间站不为热控制而旋转,但一些航天器可以。旋转的宇宙飞船就像烤肉架上的肉,四面都烤得均匀。

为什么宇宙飞船(比如奥德赛)在太空中不停地旋转

这在现实生活中从未实现过,但这是可能的。在问题中你提到了一艘名为奥德赛的宇宙飞船。我猜你指的是《空间站5》,出自《2001太空漫游》一书/电影。宇宙飞船旋转,将反作用力替换为向心力,而不是重力。为了提供这种模拟重力,航天器会旋转,导致内部内容物被推到外部边缘,给人一种重量的感觉。

这个力的公式是:

力的公式

这意味着我们在飞行器上设置了一个角速度(ω)在离中心的距离(r)处,它将产生一个相当于mg(重量)的冲击力。

要做到这一点,飞船必须非常非常大,否则科里奥利效应会使宇航员生病。
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