多大重力會使一個適宜生命的星球上很難發展航天?
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假設那個星球上都是碳基生物吧,也就是跟地球生物類似,至於硅基生物,能開的腦洞太多了,暫時不討論。
討論重力,首先要討論重力能夠使得這個星球上出現什麼生物,而不是說這個生物怎麼去進行航天。
能夠進化為智慧生物的動物,在這個星球上一定是體型較大的動物,不然個體往往出於食物鏈低端,壽命短,發展出文明自然也是無從談起,也很難達到文明的早期階段。人的體型,單體戰鬥力,毫無疑問是優於自然界大多數動物的。
不過,地球上動物的體型也不是沒有限制,骨骼需要承受上部身體的帶來的壓力,而骨骼的結構強度是有極限的。
類似阿根廷龍,雷龍這種生物已經是地球生物的極限大小,不過異常笨拙,甚至需要幾乎整天的進食來填飽肚子。
如果人生活在重力是地球兩倍的星球上,脊柱,膝蓋等部位,估計早就是無法承受的了。
那麼假設兩倍於地球重力的外星智慧生命與人類的體型,骨密度類似,那麼人該長多大呢。假設將人進行等比例縮放,那麼體重與縮放尺度會呈現三次方關係,骨骼截面積會呈現出二次方關係。那麼在骨骼截面承受應力相同的前提下,大概那個星球上能夠生活的人身高大概是人類的一半,體重只有八分之一。
看來跟霍比特人的體型差不多了。
或者橫向發展,體型更大一些走矮人路線。
再或者用肚皮參與支撐整個身體,只有excited的時候直立一下,這樣體型還可以再大一些。
不過我覺得還是按照第一種假設來看比較合適。
航天第一階段肯定是完全化學火箭主導的,甚至未來幾個階段都是化學火箭做主導。就人類發展水平來看,任何其他方案所使用的技術,按照人類目前所能做到的指標,都有幾個數量級的差距,諸如推重比,功率密度。
不過僅僅確定表面的重力水平,還不是最主要的,最主要的是第一宇宙速度的大小。當然重力和第一宇宙速度的大小都是和星球的質量和體積息息相關的。第一宇宙速度和重力,不過是由星球的質量和體積決定的而已。
對於重力來講,克服起來問題並不算特別大,火箭發動機的推質比通常情況下都在幾十,高的諸如merlin 1d和nk33足以做到上百。但是在重力較大的星球上,可能在相同發動機配置的條件下,儲箱和推進劑質量,要明顯縮一些。
重力加速度大小對航天的影響遠比直覺上來的小。
首先,重力加速度的增大意味著空氣密度及大氣層厚度的同比增大,這能夠抵消重力給航空帶來的影響,航天設備能夠利用空天飛機來實現二段式的發射。
其次,重力加速度的增大也意味著燃料中能力密度的同比提高,同樣可以抵消重力帶來的負作用。
如果重力足夠大的話大氣的密度一定也會非常大,空氣阻力也會非常大,在這種情況下連發現慣性定律都會很困難……
是否難以發展航天,不只是重力決定的,技術發展速度和材料燃料儲備也是非常重要的,比如說,如果一個星球的氧元素含量非常少,那麼在燃料方面就需要費更多的力量去研究和開發,又比如說這個星球的生命智商一直很低,好吧,這有點無厘頭了,不過考慮問題全面一些總是好事。
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