※ 引述《x111222333 (试验者)》之铭言:
: 虽然没有看过铁血
: 不过看到版上整天在酸破灭魔剑,也满好奇的
: 不过查了一下,感觉很奇怪
关于这问题 我也觉得满好奇的 所以认真了一下
先给一些数据,以单位全部都是 SI 制 (公斤 公尺 秒)
重力常数 G = 6.674e-11
火星自转周期 T0 = 88740 (跟地球其实差不多)
火星质量 M = 6.418e23
火星半径(平均) R0 = 3.389e6
那群在太空轨道上可以一直观测地面的格雷恩,一定是在“同步轨道”上。
所谓的同步轨道意味着在这轨道上飘着的东西,绕着行星的周期跟行星自转周期一样。
同步轨道与火星中心的距离是 Rsync = (T0*GM/4π^2)^(1/3) = 2.044e7
好的,接着就是那我们要怎么算从同步轨道上出发直到落到地面的时间?
嘿嘿,想必是微积分了!
这边忽略所有空气阻力,所以外部力量就只有 重力。
只有重力的时候,极座标比较方便
所以令 r(t), ω(t) 为出发之后过t秒的与火星中心的 距离 以及 角速率
然后可以得到两个方程式:(为了方便,用 r'',r' 表示r对t的二阶和一阶导函数)
r'' - rω^2 = -GM/r^2
2r'ω + rω' = 0 (其实这个就角动量守恒)
这解的过程还满烦的,有兴趣的人也可以解解看,说不定发现我解错了!
为了方便写出结果,先定义下面几个常数
k = r^2(0)*ω(0)
c = r'(0)^2 + k^2/r(0)^2 - 2GM/r(0)
d = √(k^2/c+(GM/c)^2)
u = GM/c
解出来的落到地面时间会是
1/√(c)*[ √( (Rsync+u)^2-d^2) - u*arccosh(Rsync/d+u/d)
- √( (R0+u)^2-d^2)) + u*arccosh(R0/d+u/d) ]
就算魔剑对于轨道上的MS只有往地心的相对速度 Vr 好了,
这个相对速度要快到至少 10000 马赫才能在5秒抵达地表
不过我也是算完才发现,要5秒内抵达,加速度多少其实已经不太重要了,
几乎就是用超快的速度直接冲到地面上
对我来说比较趣味的应该是,√(R0+u)^2-d^2)这项,
好像在暗示如果发射的相对速度没有超过 21.4马赫 的话没办法落到地面上
更新:那一项确实是在描述会不会撞到地面
速度没达到够快的话,不会撞到地面,但是会飞出火星的重力领域
附带一提,其实只要发射时候的垂直相对速度超过 √(GM/Rsync) ~= 1447.5 ,
魔剑就会脱离火星了。
本身不是物理系的,没有作过卫星在不同轨道间移动的问题@@"