火箭的秘密

现代火箭是一种依靠火箭发动机推进产生的反作用力而向前运动的飞行器。火箭要在大气层外飞行，必须依靠本身往外喷射物质获得向前的反作用力。一般在大气层内航行的飞机，它所用的空气喷气发动机都自带燃料，但是要借助周围的氧气才能燃烧，从而产生推动它飞行的高温喷射气流。而火箭则不必借助外界空气就能独立的进行工作，因为它本身自备燃料，而且还自带氧化剂。要想火箭发挥它巨大的潜能，周围空气愈稀薄愈好，因为周围空气愈稀薄，对于火箭来说阻力就愈小，它所能产生的反作用力就愈大，特别是在近乎真空的外层空间，它能发挥出最大的效率。火箭的天资，注定它成为现代太空飞行唯一适合的飞行工具。

火箭飞向太空不仅要克服空气阻力，而且要战胜地球引力。这就需要火箭具有相当的速度。对航天运载火箭而言，它的最终速度至少要达到7．9千米每秒的第一宇宙速度，这就需要发动机有足够大的推力。推力的大小与有效载荷关系密切。一般情况下，运载火箭起飞时的总推力，必须比火箭的起飞质量大20%～50%，那么，要想把卫星或飞船送上地球轨道，需多大的火箭呢？我们一起来探讨一下。

自动对接技术演示仪在地球轨道上

首先，不同质量、性质的卫星或飞船他们所需的火箭质量也不同；其次卫星或飞船的轨道高度和倾角大小，或者说他们需要达到的速度大小决定该火箭的质量不同。卫星或飞船质量愈大，速度愈高，则要求火箭的起飞质量也愈大。决定火箭能否升空飞行，其推力的起飞质量尤其关键。而火箭推力的大小，取决火箭发动机喷射出的燃气速度和每秒喷出的燃气质量。喷射出的速度越高，质量越大，产生的推力也就越大。因此，提高火箭的推力，也就成为当今天文科学家研究的重要课题。

飞船

现在大多数的火箭都是化学燃料火箭。根据其使用的推进剂划分，可分为固体燃料火箭、液体燃料火箭和固液混合燃料火箭。火箭携带的燃料量与它本身的容积有关，如果火箭要飞得又高又远，自然需要的燃料就要多些，火箭燃料消耗往往就在那短暂的片刻，相信大家在电视上曾看到火箭的发射，时间十分短促，一般只有几分钟。当它达到预定的推力和一定的速度，发动机马上关机，然后火箭上的航天器利用短短几分钟内获得的动能，依靠惯性继续飞行，直至达到预定目标或进入预定轨道。火箭发动机首先经历的是主动飞行段，也就是刚开始的那段点火工作的飞行阶段；然后发动机进行关闭飞行，称为被动段或自由飞行段。当主动飞行段结束之后，火箭的任务即宣告完成，其壳体就变成附加物体，通过分离机构与航天器脱离后，残骸有的进入大气层烧毁，有的留在空间游荡，成为“太空垃圾”。

火箭推进器脱落瞬间情景

对比推力的严格要求，是推进剂的必修课，也是检验火箭发动机的重要依据。火箭的燃气喷射速度与比推力成正比关系，例如液氧和煤油推进剂的比推力是260秒，喷出速度是2．6千米每秒，即使液氧和液氢高能推进剂的比推力高达420秒，它所能达到的最大速度也只有7千米每秒。因此，目前的单级火箭无论采用固体推进剂，还是采用液体推进剂，甚至高能推进剂，按照现在的先进技术所能达到的最大速度大约为4．5千米每秒——6千米每秒，这个速度暂时还达不到把航天器送入地球轨道所需7．9千米每秒的第一宇宙速度。看样子火箭还需继续修炼，方能解开这个战胜地球引力的速度之谜。