博文
“蛟龙”载人潜水、“神九”载人飞天的几个电动力学问题
精选
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这是从吴老师的力学问题来的。
当然，力学问题也有点问题：
1.“由于有压载铁，潜水器才能成为负浮力”——“潜水器”成为“力”，这是语法问题，不讨论。但是“负浮力”一说值得商榷。浮力是向上的，那么负浮力就是向下的了？怎么产生的？
实际情况是，如果在潜水器外边加压载铁，浮力只会增加（因为总体积增加，所以排开的水的体积也增加）。但是所受的重力也会增加。因为浮力等于物体排开水的重量即与物体体积相等的水所受的重力（但方向相反），所以如果密度比水大的物体，所受重力一定大于浮力。所以加上压载铁尽管增加了浮力，但是增加的重力更大。总的效果是增加了方向向下的、重力和浮力的合力。
2.加了压载铁，“加速度还可大于重力加速度”——从传说中伽利略的比萨斜塔实验那时起人们就知道，无论加了什么，重力加速度都不变。
变的是重力和浮力产生的合力所对应的加速度。
主要想说的是电动力学问题。
吴老师说：“如果‘蛟龙’也将声波转换为电磁波传送、接收，则因电磁波在海水中的传播速度也远小于在太空和大气中的，也会有较大的延迟。”
实际情况是，光学电磁波（速度每秒30万公里）在海水里传播速度不会变化太多。但是会衰减很快。
其实人们早就在琢磨潜艇是否可以用无线电通讯——这是世界难题，真正的尖端科学。
抄一段笔者几年前的博文：
世界大国的威慑打击力量，特别是第二次打击力量，核潜艇是一个关键的组成部分。而潜艇的长距离水下通讯以及对周围目标的长距离侦测，一直是难以解决的尖端问题。
正因为海水的这个特性，潜艇的水下通讯和侦测主要靠声纳。但是声波在水中也很难传得远。特别是岸基的指挥系统如何同远在地球另一半的核潜艇进行通信联络？这是各国海军、特别是核大国海军面临的一大难题。
还有一个问题：神九的通信问题。
神九可以用微波通信，没问题。因为大气对电磁波的吸收可以忽略。但是也不是总没问题。这几天神九要回来了。路上会有问题——就是大家熟知的“黑障”。
“黑障”问题和海水对电磁波的吸收问题是两种问题。但是相互联系。笔者写过一篇《金属为什么多是亮晶晶的？》，也是相同的问题：光学电磁波在等离子体中的传播问题。
也抄一段相关的在下面：
“黑障”问题就是典型的截止问题：航天器在返回大气层时与大气的高速相对运动会产生高温，造成大气分子电离，在航天器周围产生高密度的等离子体。因为等离子体的截止频率与密度的平方根成正比，所以这种高密度等离子体的截止频率超过了微波通信的频率，导致通信的“截止”——微波波段的电磁波无法穿透这层包裹航天器的等离子体。
而海水对电磁波的吸收则是因为电磁波激发的游离电子的高频振荡与海水中水分子间的碰撞。（上面已经说过。）
这些都是非常有意思的等离子体物理问题。
还有就是吴老师提到的轨道变化（因为速度减小引起的，或者航天器任务需要的变轨）。
这种变化需要在轨动力。目前我国航天器的在轨动力都是化学推进器提供的。但是化学推进器的比冲（单位推力产生的动量）很低（<300秒），效率也不高。所以航天器要带大量的推进剂（一般占发射重量的70%）上天（想象一下你开的宝马或者桑塔纳70%的载重能力要用来装汽油）。更先进的推进器是电推进器。除了一些特殊用途的微推进，电推进主要是等离子体推进。这里面的等离子体物理问题也是非常有意思的。以后有时间会详细说说。
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