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物理在工程上的应用 安培力用于发射宇宙飞船 标题：安培力用于发射宇宙飞船 摘要： 新型武器电磁炮的面世引发新一轮航天技术的探讨与发展，本文以宇宙飞船发射方式对传统运载火箭发射与电磁力发射进行简述比较，并以电磁力即洛伦兹力以及其拓展安培力为理论基础，以电磁炮为实例，对安培力用于发射宇宙飞船进行分析，论述。 关键字： 电磁力（洛伦兹力） 安培力 宇宙飞船 运载火箭 电磁炮 正文： 当今世界的前沿科技已不断地在向宇宙发展，无论是生存的需要，还是资源的需要，亦或是人类对未知探索的需要，人类走出地球，迈入广阔宇宙已是科学发展的必然结果。到目前为止可用于载人等最为常用的就是宇宙飞船。 人类自古就有飞天的梦想。 \o 明朝 明朝的 \o 万户 万户就曾制作了一种欲借助 \o 火箭 火箭一飞冲天的器械，只可惜囿于当时的自然科学水平而灾难性地失败了。二战结束后随着火箭技术的发展人类获得了挣脱 \o 地球引力 地球引力的手段，从而让向太空发射人造机器成为可能。而今最为常用的飞天器械便是宇宙飞船，宇宙飞船(英语名spaceship )，是一种运送航天员、货物到达太空并安全返回的一次性使用的航天器。它能基本保证航天员在太空短期生活并进行一定的工作。它的运行时间一般是几天到半个月，一般乘2到3名航天员。 世界上第一艘载人飞船是前 苏联的东方1号宇宙飞船，于1961年4月12日发射。它由两个舱组成，上面的是密封载人舱，又称航天员座舱。这是一个直径为2.3米的 球体。舱内设有能保障航天员生活的供水、供气的生命保障系统，以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的信标系统、着陆用的 降落伞回收系统和应急救生用的 弹射座椅系统。另一个舱是设备舱，它长3.1米，直径为2.58米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回地面的制动 火箭系统，供应电能的电池、储气的气瓶、 喷嘴等 系统。“东方”1号宇宙飞船总质量约为4700千克。它和 运载火箭都是一次性的，只能执行一次任务。 至今，人类已先后研究制出三种构型的宇宙飞船，即单舱型、双舱型和三舱型。其中单舱式最为简单，只有宇航员的座舱， 美国第1个宇航员 格伦就是乘单舱型的“水星号”飞船上天的；双舱型飞船是由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱组成，它改善了宇航员的工作和生活环境， 世界第1个男女宇航员乘坐的前苏联“ 东方号”飞船、世界第1个出舱宇航员乘坐的前苏联“ 上升号”飞船以及美国的“双子星座号”飞船均属于双舱型；最复杂的就是三舱型飞船，它是在双舱型飞船基础上或增加1个轨道舱（ 卫星或飞船），用于增加活动空间、进行科学实验等，或增加1个登月舱（登月式飞船），用于在月面着陆或离开月面，前苏联/ 俄罗斯的联盟系列和美国“阿波罗号”飞船是典型的三舱型。联盟系列飞船至今还在使用。 就目前而言，宇宙飞船的主要是通过运载火箭的方式来发射，而要飞出地球，则宇宙飞船必须达到第一宇宙速度即7.9千米/秒。那么对于运载火箭的动力及燃料就有一定的要求，目前为止运载火箭按其所用的 推进剂来分，可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭三种类型。如我国的 长征三号运载火箭是一种三级液体火箭； 长征一号运载火箭则是一种固液混合型的 三级火箭，其第一级、第二级是液体火箭，第三级是固体火箭；美国的“飞马座”运载火箭则是一种三级固体火箭。按级数来分，运载火箭可以分为 单级火箭、多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接形式来分，分为串联型、并联型、串并联混合型三种。串联型火箭级与级之间的连接分离机构简单，其上面级的 火箭发动机在高空点火。并联型火箭的连接分离机构较串联型复杂，其核芯级第一级火箭与助推火箭在地面同时点火。苏联发射 世界上第一颗 人造地球卫星的卫星号运载火箭，就是在中间芯级火箭的周围捆绑了4支 助推器。助推器与芯级火箭在地面一起点火，燃料用完后关机抛离。我国的 长征二号E运载火箭则是一枚串并联混合型火箭，其第一级火箭周围捆绑了4枚助推器，在第一级火箭上面又串联了一枚第二级火箭。 其中发射宇宙飞船的重要部分之一便是燃料，但是燃料的损耗是相当大的，尽管很实用，特别是在多级火箭中，实现二次，乃至三次加速。就目前能源的紧缺来说，寻找新型的，更加先进的发射方式变得尤为重要。纵观目前的前沿科技，不难发现利用电与磁来发射宇宙飞船不失为一种较好的方式，而让它实现的来源源于新型武器电磁炮。 那么什么是电磁炮，电磁炮又是如何利用电与磁来实现发射炮弹的呢？首先我们就应该了解电与磁所产生的力，洛伦兹力。运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力，即磁场对运动电荷的作用力。洛伦兹力的公式为F=QvB。电磁炮的发射则是利用了安培力，而 安培力是洛伦兹力的宏观表现，故从安培力大小公式，可以反推得洛伦兹力