火箭上天大PK

前苏联的齐奥尔科夫斯基最先提出的火箭列车是把两节以上的火箭串联或并联起来，这样的一组多级火箭可提高火箭的速度，达到了战胜地球引力的目的。

显而易见，多级火箭的结构趋于复杂，为了能使火箭发动机的能量最大限度地用于提高航天器的能量，科学家们用一种质量抛扔原理，把已经完成任务的无用结构抛掉，从而间接地减轻火箭的结构质量，提高火箭的质量比。这样，在使用同样性能的火箭发动机和相同技术水平的箭体结构的条件下，在用单级火箭无法达到的宇宙速度下，多级火箭就能达到。

运载火箭的结构

目前世界上的运载火箭基本上有两种：一种是各级首尾联结的串联式火箭，另一种是下面两级并联、上面一级串联的混合式火箭。运载火箭的大小，根据其执行任务时的有效载荷和飞行轨道而定，若飞行轨道相同，有效载荷愈重，则火箭起飞质量也愈大；若有效载荷不变，飞行轨道愈高，火箭的起飞质量也愈大。由于卫星或飞船等航天器的轨道较高，本身质量也大，故运载火箭都是一些庞然大物。它们的质量最小的有几十吨，最大的可达两三千吨，但一般为一百多吨到几百吨。火箭高一般为三四十米，少数超过一百米。火箭粗都在1米以上，一般为3米左右，最粗可到10米。在通常情况下，发射一颗质量为1吨的卫星，运载火箭质量为50至100吨。如美国发射“阿波罗”载人登月飞船的土星5号运载火箭，全长110．7米，直径10米，起飞质量为2840吨，“阿波罗”飞船的质量只有41．5吨，这是目前世界上最长的“火箭列车”了。

一切准备就绪后，火箭一级发动机及4个助推器同时点火

下面我们来看一下三级“火箭列车”是如何到太空去的。当它信心十足的屹立在发射台上时，首先是第一级火箭发动机点火，火箭徐徐上升，然后加速飞行，逐渐按预定方向转弯，一百多秒钟后，火箭大约达到70千米左右的高度，第一级火箭发动机燃料耗尽自动关机，并脱离整个火箭列车坠落地面；接着第二级点火，继续加速飞行，当火箭飞出稠密大气层，达到预定高度和速度时，第二级如同第一级一样也因燃料耗尽而关机并分离，此时火箭靠获得的能量进行惯性飞行；第三级火箭发动机点火工作，当加速到预定速度时，第三级火箭发动机关机，航天器与火箭分离，最后把航天器推入预定轨道。也许有人认为运载火箭级数越多越好，事实并非如此，因为多加一级，不管是制造工艺还是级间分离技术都困难些，而且还会限制速度，所以最多只能比单级火箭的速度大70%。因此限于各种因素的影响，“火箭列车”都选在二级至四级之间，一般用三级的居多。

前苏联著名航天总设计师科罗廖夫，首先提出用单级火箭串联和并联结合的方式组成多级火箭实现宇宙航行的设计方案。这个方案是根据齐奥尔科夫斯基关于“火箭列车”的原理用一枚较长的地球物理火箭作芯级，芯级长29．17米，直径2．95米，装一台P－108液体火箭发动机。在其周围捆绑4台助推器组成助推级，助推级长19米，直径3米，各装一台P－107液体发动机。这样把芯级和并联的助推级串联起来，组成一枚两级液体火箭，从而产生足够的推力和需要的速度，把安装在火箭最上面整流罩内的人造卫星送入地球轨道。这种火箭发射时，5台发动机同时点火，产生398吨力的起飞推力，火箭飞行120秒后，4个捆绑的助推器工作完成与其脱离，并被抛掉，这时火箭飞行高度为50千米，飞行速度达到3．2公里每秒。然后芯级的火箭发动机继续工作180秒，使火箭加速到8千米每秒的速度，此时卫星与火箭脱离，被推进环绕地球的预定轨道上飞行。人类运用“火箭列车”的接力加速，跨入了宇宙空间的第一道门槛。