任意空间无动力可悬停航天器的操作方法及结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种任意空间无动力可悬停航天器的操作方法及结构，可悬停航天器发射设计是以自由落体运动的引力直线方向为基础,考虑到外空间视觉引力漩涡的旋转方向.通过定位处的直线引力(自由落体)速度和所在地球空间自转速度计算出需要的综合引力方向，让航天器惯性方向与其相对。航天器停稳时就是保持了自身惯性方向与所在空中位置引力方向的对应和速度的对应。赤道上火箭完全逆地球自转方向，按设计距离目标达到后惯性方向为赤道地面垂直线向西偏离夹角3度发射。航天器与火箭分离达到7.8千米/秒的速度后,在距地面300千米高度以内,通过惯性导航系统测出相对地面残存的线速度用矢量喷管把航天器修正为相对地面不动即可完成悬停。
【专利说明】任意空间无动力可悬停航天器的操作方法及结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种航天工具，特别是涉及一种无动力可以在任意空间悬停的航天器。
【背景技术】
[0002]人类现时在空中可称为无动力悬停的人造天体只有为数不多的地球静止卫星，其实它是在赤道35786千米上空唯一一条窄窄有限的轨道上的一种与地面同步。这是一个无奈O
[0003]按照现在的发射方法，火箭发射如果速度小一些卫星只能在中、低地球轨道上运行，而且角速度必然大于地球自转角速度不能同步。如果速度大一些超过每秒10千米而达不到第二宇宙速度逃离地球，这个超过同步卫星高度的绕地球旋转的卫星角速度就会慢于地球自转角速度，也不是悬停效果。因为具有指导性质的引力形式理论没有产生，实践中人们没有办法，最后同步卫星只能定点在赤道35786千米上空。
[0004]这里叙述技术的背景首先要从引力理论谈起，从几百年前牛顿的万有引力定律诞生到霍金提出的引力是两个物体的粒子之间的虚的引力子交换的猜测，引力虽然广为人们应用，但它的真实面目一直是科学界排位第一的谜。卫星发射数据表明，挣脱地球引力达到距地面高度175千米，要求速度7.8千米/秒。达到高度35786千米要求速度10千米/秒。这说明在地球“近地面空间”离固体球面越远体现的引力就越大，物体挣脱地球引力离地面越远要求的速度越大。进一步可以说明地球的引力来自地心的理论是错误的。科学承认经验、实验与观察的结果并以此为真理，这是一个必须遵循不可改变的原则。爱因斯坦提出了引力场理论但是没有去否定地心引力理论，使人们对引力的认识没能产生最终突破。
[0005]在赤道，忽略公转速度，地球转动I秒钟地表面相对原来空间的位子就移动了几百米，如果我们脱离地球旋转力在地球的上空看，赤道上距地面10米高的自由落体运动的物体I秒钟之后不是垂直落在地面，而是在空间画出一道弧线随地球旋转几百米后落在原来相对的地面位置。如果在赤道上空月球高度制造一次自由落体运动，那么脱离旋转的地球并忽略地球公转看这个落体空间轨迹就是一个完完整整的漩涡形状。这说明地球的引力轨迹是漩涡形式的。所以我们可以说地球引力就是由一个力的涡旋形式产生。这个引力方向我们随从运动的地球表面上看是垂直指向地心的。脱离地球引力在空中看是个漩涡状最终指向地球圆的中心。
[0006]一个新概念:因为视角度的不同和运动物体因各种因素影响所体现出的视觉速度差异，一个运动的物体在同一时间内可以产生两个以上的速度。比如，在赤道地表面做自由落体运动的物体一秒钟的空间直线速度是9.78米/秒，如果我们脱离地球旋转力在地球的上空测量一秒钟完成的空间这条线是474米。再比如，低地球轨道上运行的卫星发射达到的速度是7.8千米/秒，在之后运行中必须保证7.8千米/秒这个第一宇宙速度的同时，这些卫星围绕地球的线速度有的是500米/秒有的是800米/秒等等。
[0007]人造地球卫星由运载火箭发射入轨。发射经过垂直起飞后开始程序转弯，在程序转弯段完成方向的选择。在所有人造卫星中占比极少数的太阳同步卫星轨道倾角大于90度，所以运载火箭转弯时需要选择西南方向。因为与地球自转相悖也被称为逆行。卫星发射达到预定空间位置之前火箭受到两个力的作用，一个是火箭推力一个是地球自转力。很多人造卫星为了借助地球自转力增加速度，程序转弯时选择方向偏东。
[0008]为了方便理解需要解释另一个新概念:能量作为物质运动的一种物理量，应该体现为物体的一种形式存在。动能应该体现为物体运动时能量运动形式，比如地球本来应该是圆轨道，因为有运动的动能形式它就变为椭圆轨道，我们叫它惯性形式。惯性运动的物体都有惯性形式，像天上的飞机行驶的汽车。运动的惯性形式突出于物体，可测不可视。惯性形式是个矢量形式，特点是突出于运动物体的前方。在同等环境条件下，所见惯性方向同一的物体速度快慢就是物体惯性形式(力度)大小的视觉衡量标准。
[0009]因为地球自转力的影响，即使垂直发射天体惯性方向最后不是垂直地面而是偏东的。完全可以说现在轨道上运行的包括地球同步卫星、太阳同步卫星之内的所有人造天体惯性方向都不是对迎地球引力方向。比方，一艘要直线过江的船，船头方向必须逆向倾斜在水流直线和江的横切线之间。这个船头所指方向就是我们所说惯性方向，它是船动力驱使的方向。水流和船的动力两个矢量的合力保证船直线过江。如果我们要让一只船不前进不后退貌似停在一条河流中，其中首要条件就是船头必须准确的对迎着向下游流动的河水。然后是船速(这里指力度)和河水流速(力度)达到平衡。所以在不同纬度上空悬停的航天器的惯性方向必须逆向迎着漩涡引力。这是理论原则。还有一点是航天器要保持与漩涡力相对等的速度(力度)。
[0010]一条船在一个水的漩涡里，船头向外指向必须大于漩涡圆切线的角度，无论它是顺漩涡旋转方向还是逆向行驶，只要它的动力与涡旋力达到相对应的标准并保持不变就会永远的在漩涡中兜着圆圈，不会突破这个圆，更不能脱离漩涡。现在地球上空所有卫星的运行都是这个道理。所以，只要船头准确的对迎水流，卫星惯性方向准确的对迎涡旋引力方向，船停泊在水中卫星悬停在空中都是同样可以完成的。从动力上讲，卫星达到了空中所在位置需要的速度，在这里，正像牛顿第一定律讲的，物体的运动并不需要力来维持。
[0011]我们日常生活是不知觉的随着地球旋转，在地面看做自由落体运动的物体是直线落地。可以想象我们脱离地球旋转稳固在太空中的一个静止位置上看地球上做自由落体运动的物体是随漩涡旋转的弧线落地。那么我们地球上自由落体物体直线落地的反方向就应该是另一个视角所见的地球上做自由落体运动的物体随漩涡旋转的落地弧线的反方向。为什么垂直发射的天体惯性方向最后不是迎着漩涡中自由落体运动(在相当的距离内)的弧线停在空中呢？为什么垂直发射的天体惯性方向最后不是垂直地面而是偏东的呢？问题出在火箭发射阶段，也就是还没有达到每秒7.8千米速度这个时间段地球自转速度所起作用使惯性方向发生偏离。还有一级火箭熄火并自动分离后，下一级火箭点火工作之前，火箭携带卫星惯性飞行这一阶段失去火箭推力只剩下地球自转力更加强惯性方向偏离作用。
[0012]火箭在向东发射时，当发射点在赤道时初速度最大,现在技术也只能达到465米/秒，与赤道处地面自转速度464米/秒几乎等同，如果逆地球自转向西发射，初速度应该减少一半大概不能达到250米/秒。而近地面空间引力的直线速度与地球自转速度的比值是7.8:0.464(自由落体在地面每秒不到10米的初速度不可以使用)。假如逆向发射初速度按照250米/秒计算，开始在赤道对迎引力角度应该是向西偏离垂直线夹角62度，假设一秒钟内就能达到第一宇宙速度，那么向西偏离垂直线夹角为3度即可。这个方向发射还没有前例，没有数据。发射加速度又是越来越快，所以不能均衡角度。
【发明内容】
[0013]在现有的卫星技术和发射卫星技术的基础上，任意空间无动力可悬停航天器的诞生只是源于引力新理论诞生后对前者的一种发射技术改进，很简单。
[0014]卫星只要变动惯性方向，就是赤道上火箭完全逆地球自转方向设定目标距离按一定角度倾斜发射，赤道上空的同步卫星的轨道可以就不被限制在一个距离上。如果这些静止卫星采用现有的推力转向喷管等推力矢量技术就可以向任何方向运动，在任意空间停泊。
[0015]一个前提，我们人类居住在涡旋形式的地球近中心的固体球面位置。因为我们一直是随漩涡转动，所以必须这样看:引力方向综合了内旋力的两个方向，一个是引力漩涡之外视角所见一圈一圈向内旋的方向，大概上是呈圆形，另一个是随旋涡转动的地面视角所见自由落体表现的引力直线方向。就是根据这个综合出来的地球引力方向(地球内旋力相对地心的压力角度)的特殊属性，火箭发射必须准确的逆这个综合引力的方向，设计速度在预定停留位置与此处综合引力速度(力度)达到相对平衡，航天器就同步悬停在相对地面上空了。因为地球引力漩涡像个圆盘，越接近两极的漩涡中心引力越强，而赤道处引力延伸长远。所以悬停要求在不同纬度和不同高度上航天器惯性方向都要有不同的变化，惯性导航系统和推力转向喷管会使航天器惯性方向保持在逆内旋力大方向的一个范围中。
[0016]可悬停航天器像科幻中UFO那样扁圆造型为首选，并在边缘一个圆形通道上安装一些不同角度喷管，使其向任何方向迅速运动。可悬停航天器在悬停时起步、加速、上升下降、改变运行方向时必须要动力。执行这些项目过程中，赤道、低纬度、高纬度上因漩涡引力强度差异即使在同一高度所需动力也会不同。
[0017]可悬停航天器在空中提高或降低与地面的距离是要靠动力改变速度的大小来完成。悬停的航天器在同样高度的地球上空圆弧面上开始飞行或加快飞行速度，只需要靠动力完成惯性方向的改变就可以完成。可悬停航天器飞行后悬停的过程就是修正之前惯性方向和惯性大小的过程。航天器同样的宇宙速度，这里是指同样量的惯性形式，方向指向于地面的夹角越小，视觉速度越大，于地面的夹角越大，视觉速度越小。
【具体实施方式】
[0018]设计运载任意空间无动力可悬停航天器的火箭以赤道处地面的垂直线向西倾斜夹角为15度发射。具体操作在垂直发射后的头一秒钟开始程序转弯向西倾15度角。
[0019]这并不是一个准确的数据。实际操作上火箭只要把航天器发射达到第一宇宙速度就可以，悬停需要的惯性方向、速度(惯性形式=力度)大小等都是通过惯性导航系统反馈信息对照相对地面测出残存的线速度以最终完成悬停为目标靠喷管产生矢量推力逐步完成。准确数据也将在这个过程中产生。
[0020]可悬停航天器设计是以引力直线方向为基础，考虑到外空间视觉引力旋转方向，通过定位处的直线引力(自由落体)速度加所在地球空间自转速度计算出需要的综合引力方向。让航天器惯性方向与其相对。航天器相对地面停稳时就是保持了自身惯性方向与所在空中位置引力方向的对应和速度的对应。
[0021]引力漩涡中心即地球两极的原则:旋转的天体包括它不可视部分整体像个大圆盘。地球的南北极的两个极点上空就贯穿着圆盘隆起的两面的引力漩涡中心，这个漩涡中心吸引力的方向是直指地心。所以在两极上空悬停的航天器的惯性形式方向必须是垂直向上的。从高纬度上空到两个极点上空惯性方向如何过渡只能在航天器实验飞行中取得数据和理论根据。
[0022]在南北极两个极点发射可悬停航天器只需要垂直发射达到第一宇宙速度并于所处位置的引力速度对应即可悬停。但是，这里是漩涡中心，悬停时的不稳定和漂移会比其它纬度的上空明显。
[0023]航天器返回方法:可悬停航天器在悬停时和飞行一样都具有强大的惯性形式即动能，所以悬停在楼宇旁边的航天器也不能直接落地，需要向美国航天飞机那样通过减速消除惯性形式即动能落地。另一个方法是在地面搭一个特殊的棚顶让航天器钻到下面直接破坏突出的惯性形式之后落地。或者逆航天器惯性方向施加压力消除它的的惯性形式后落地。
[0024]本发明保护范围涉及上面所述的所有变化形式。
【权利要求】
1.一种无动力可以在任意空间悬停航天器的发射方法，其特征在于运载航天器的火箭逆地球自转方向，按设计距离目标达到后惯性方向为赤道地面垂直线向西偏离夹角3度发射。
2.根据权利要求1所述的航天器，其特征在于航天器与火箭分离达到7.8千米/秒的速度后，在距地面300千米高度以内，通过惯性导航系统测出相对地面残存的线速度用矢量喷管把航天器修正为相对地面不动即可完成悬停。
【文档编号】B64G1/28GK104139872SQ201410374507
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】姚黎明 申请人:姚黎明