第1215章 火箭发射问题

　　这时候刘坚站起来，做了一个解释。

　　"大家不要紧张。前面一个月的课程，主要目的是提升大家的综合知识水平，不分专业，物理、数学、化学、力学，什么都涉及。一个月以后，会按照各位的学科方向和从事的行业进行分班，到时候传授的就是各自领域的专科知识了。"

　　他顿了一下，又补了一句。

　　"另外给大家提个醒，除了我们这个班，这一个礼拜之内，还有四个班要陆续开班，教的内容和我们差不多。"

　　这句话一出来，教室里的嗡嗡声一下子就小了。意思很明白：五个班，上百号人，将来毕业的时候，表现好的人有机会去更高层级的科研院所。竞争摆在这里，谁也不想落后。

　　议论声逐渐平息。有人低下头翻开了教材，有人把资料纸上的数字抄到笔记本上开始演算，也有人搬回了从图书馆借来的天文学和力学教科书，趴在桌上一页一页地翻。

　　方天朔坐在后排，看着资料纸上的数据，脑子里已经开始转了。

　　这两道题他前世虽然没见过原题，但涉及的原理他烂熟于心。

　　第一题，火箭从地球出发，绕太阳一圈再回来。这个问题的核心是轨道力学。火箭一旦脱离了地球引力的束缚，进入太阳系空间，它的运动就完全由太阳的引力决定了。根据开普勒定律，任何在太阳引力场中运动的物体，走的都是椭圆轨道，太阳在椭圆的一个焦点上。

　　所以这道题要算的，其实就是：设计一条椭圆轨道，让火箭从地球位置出发，绕太阳转一圈，正好在地球转回原位的时候和地球重合。关键参数是椭圆的半长轴，它决定了轨道周期。用开普勒第三定律，轨道周期的平方和半长轴的立方成正比，代入太阳质量和万有引力常数，方程就列出来了。然后根据火箭的初速度和地球的公转速度做矢量分解，算出火箭进入日心轨道时的速度和方向，椭圆的形状也就定了。

　　第二题更有意思。地球飞火星，最省燃料的飞法，学名叫霍曼转移轨道。德国工程师霍曼在1925年提出的概念，原理非常优雅。简单来说，就是设计一条椭圆轨道，让椭圆的近日点刚好切在地球的轨道上，远日点刚好切在火星的轨道上。火箭从地球出发的时候加速一次，进入这条椭圆轨道，然后就靠惯性飞，飞到远日点的时候正好抵达火星轨道，再加速一次进入火星轨道。两次加速，燃料消耗最少。