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第四日(15)冰冷的物理与数学 (第1/2页)

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老猫在白纸上画了一个圆,“这个是火星,半径三千三百八十九公里,大概是地球的一半,赤道长度是两万一千三百三十公里,也是地球的一半。”

唐跃点点头。

老猫接着在这个圆上点了一个小点,“这里是我们昆仑站和鹰号飞船的位置,位于火星的北半球,在伊希地撞击坑平原中(isidisplanitia),具体的位置是东经87度,北纬12度54分,靠近赤道,我们的东北边就是乌托邦大平原(utopiaplanitia)。”

“鹰号飞船将在这个位置发射。”老猫用笔尖点了点纸面。

唐跃看着老猫在纸上再画了一个大圆,把第一个圆套了进去,“这是联合空间站的运行轨道,近地点380公里,远地点480公里,是一个近似于圆形的椭圆轨道,它的运转周期是一个小时二十分钟,也就是说,联合空间站每隔一个多小时从我们头顶上掠过一次。”

唐跃点头。

老猫又在大圆边上的空白处画了一枚小火箭,“这个是鹰号飞船,发射升空的将是它的上升级……”

老猫把火箭的上半部分框了起来,“上升段有两级火箭,第一级是两台spacex的猛禽3c发动机,它们的工作时间只有两百秒,也就是三分钟多钟,在这三分钟内,发动机必须要把有效载荷舱推入轨道。”

老猫从火星上画了一条弧线,慢慢延伸出来,表示成升空的鹰号飞船,然后开始绕着火星飞行。

“如果鹰号飞船能成功发射,那么在进入轨道之后,猛禽3c发动机和主燃料箱都会被抛掉,有效载荷舱开始绕火星飞行。”老猫接着说,“我原定的计划是快速对接方案,选定合适的发射窗口,让登陆器在合适的时机发射,与联合空间站尽快取得同步……负责调整轨道的是上升段的二级火箭,一台俄制rd-0172发动机,很成熟的毛子货。”

唐跃很放心,老猫经验丰富,制定计划还是非常稳妥的。

“但这个计划现在已经作废了。”老猫耸肩。

“因为天气?”

老猫皱着眉头,“没错,因为这个麻烦的天气,我们不能再根据空间站的位置来选择发射时机,而要根据风速的变化来决定是否发射,什么时候风速降下来了就什么时候发射……但这样会带来另一个问题。”

“什么问题?”

“风速的变化是随机的,我们不知道这该死的风暴什么时候能减弱,所以我们完全无法在发射前预设鹰号飞船与空间站的交会轨迹,登陆器升空时空间站可能在我们的头顶上,也有可能在火星的另一面。”老猫说,“因此我们只能采用慢对接的方式,先把登陆器打上去,然后让它长时间驻留在轨道上,走一步看一步。”

“你的意思是先把鹰号飞船打进轨道,再根据情况来慢慢调整呗?”唐跃语气很轻松,他欢快地转椅子,“这算什么大问题?飞船都进轨道了,最艰难的那一关已经过了,大不了多绕火星飞两圈,反正绕一圈也就一两个钟头,宁肯慢一点,也要稳妥一点,慢慢地进行机动变轨。”

老猫沉默了半晌,它盯着桌上的纸笔,“问题就出在这里。”

唐跃一怔。

“机动变轨是要消耗推进剂的。”老猫低声说。

“我知道。”

老猫抬起头来,那张猫脸被灯光照亮,看上去毫无表情。

“但是我们的推进剂可能不够。”

·

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老猫和唐跃凑在一起,老猫下笔如飞,正在飞快地计算,满纸都是密密麻麻的复杂数字和公式,唐跃尽管看不明白,但也紧张地站在边上等结果,他知道这些冰冷数字的背后可能关乎生死。

“根据空气动力学,飞行器在低轨运行时所受到的空气阻力为d=1/2cpv∧2,c是阻力系数,p为大气密度,s是有效迎风面积……”

“那么大气阻力只引起沿轨道切线方向的负加速度,方程为f=-1/2mcspv∧2,由摄动方程可得dr/dt=2vfr∧2/μ……利用泰勒级数……”

“假设初始运行轨道半径为r1,交会对接时,将轨道半径降至r2,其中r1大于r2,对应的大气密度为p1与p2,交会对接完成之后,再利用霍曼转移将轨道提高到……δ=√(μ/r)(1-√(2r/r1+r2)+√(u/r)(1-√2r/r1+r2)-1]……”

老猫的计算速度越来越快,各种希腊字母和高阶方程堆了一层又一层,这些方程和算式它其实在脑子里已经过了上百遍,写出来只是为了给唐跃看。

“草稿纸。”老猫头都不抬。

唐跃手中端着一叠白纸,立马把草稿纸递过去。

“草稿纸!”

唐跃递纸。

“草稿纸草稿纸草稿纸草稿纸草稿纸!”

写满了计算过程的稿纸很快就堆满了桌面,老猫的手速最后快到唐跃都看不清了,那双猫

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