用途各样的现代火箭

用途各样的现代火箭

火箭的实质是一种无人驾驶的飞行器,也叫空间运载工具。人们使用各式各样的火箭,基本目的只有一个:携带物体飞越空间。军用火箭把爆炸装置送向目标;探空火箭把科学仪器送上高层大气层;运载火箭把航天器送入太空;小型助推火箭控制航天器的姿态或修正航天器的飞行轨道。

导弹

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导弹的原意是指所有投向和射向敌方的物体,包括弓箭、子弹和其他武器。在现代军事词汇里,导弹一般专指利用火箭或空气喷气发动机推进,从空中射向敌方的爆炸装置。火箭发动机和空气喷气发动机的区别在于:火箭自己携带助燃的氧化剂,而空气喷气发动机则从它飞过的空气中吸取氧气。

导弹种类繁多,分类方法各异。按照发射点和目标的相对位置,导弹可分为地地导弹、地空导弹、空空导弹和空地导弹四类。根据弹道特征还可分为弹道导弹和巡航导弹,例如我国的“鹰击2号”(C—802)就是反舰巡航导弹。

导弹通常由战斗部、弹体结构、动力装置和制导系统组成。战斗部又叫弹头,是用于毁伤目标的专用装置;弹体结构是把导弹各部件连接起来的支承结构;动力装备是导弹飞行的动力源;制导系统用于控制导弹的飞行方向、姿态、高度和速度,引导导弹或弹头准确地飞向目标。

探空火箭

探空火箭是在高空进行探测和科学实验的火箭。它是在运载火箭的基础上,在火箭头部安放一些探侧仪器,使之成为能够对高空大气的各层结构、成分及参数进行直接探测的火箭。探空火箭系统一般由有效载荷(大多装在箭头的仪器舱内)、火箭、发射装置和地面台站组成。

探空火箭通常可按研究对象分类,如气象火箭、生物火箭、地球物理火箭等。气象火箭多用于100千米以下高度的大气常规探测;生物火箭用于外层空间的生物学研究;地球物理火箭用于地球物理参数探测,使用高度大多在120千米以上。

探空火箭所获取的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究,为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。探空火箭还可用于某些特殊问题的试验研究,例如利用探空火箭提供的失重状态研究生物机体的变化和适应性,利用探空火箭进行新技术和仪器设备的验证性试验等。

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世界第一枚专门用于高空大气探测的多级液体燃料火箭是美国于1945年秋研制成功的“女兵下士”火箭。它能将11千克的有效载荷送到70千米的高空。此后,美国和前苏联利用缴获的V—2火箭发射了一批探空火箭。50年代的国际地球物理年活动大大推动了探空火箭的发展,许多国家开始了探空火箭的研制。到80年代,世界上已有20多个国家发展或使用了探空火箭。探空火箭的年发射量高达数千枚。

探空火箭的发射,使人类获得了有关地球在气层的物理和化学性质、地磁场、宇宙辐射和太阳辐射、X射线和紫外辐射以及微陨石等大量宝贵资料,这些资料广泛应用于天气预报、地球物理和天文物理的研究,为弹道导弹、运载火箭、人造地球卫星、载人飞船等飞行器的研制提供了必不可少的环境参数。

运载火箭

由多级火箭组成的航天运载工具,其用途是把人造卫星、载人飞船、空间站或空间探测器等有效载荷送入预定轨道。运载火箭一般由2~4级火箭组成。火箭每一级都有自己的箭体结构和动力装置。级与级之间靠级间段连接。末级有仪器舱,内装制导与控制系统、遥测系统以及安全系统。有效载荷装在仪器舱上面,外面套有整流罩。

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早期的运载火箭大多数是由弹道式导弹改进而成,后来为适应不同航天发射任务的需要,专门研制了系列化的运载火箭。许多运载火箭的第一级外围捆绑有火箭助推器。助推器可以是固体或液体火箭,其数量可根据运载能力的需要来选择。

无论是固体运载火箭还是液体运载火箭,单级运载火箭还是多级运载火箭,其主要的组成部分有结构系统、动力装置系统和控制系统。这三大系统称为运载火箭的主系统,主系统工作的可靠与否,将直接影响运载火箭飞行的成败。此外,运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统,例如,遥测系统、外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。

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运载火箭是第二次世界大战后在导弹的基础上开始发展的。第一枚成功发射卫星的运载火箭是前苏联用洲际导弹改装的卫星号运载火箭。到20世纪80年代,前苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度和欧洲空间局已研制成功20多种大、中、小运载能力的火箭。各国使用的主要运载火箭有:美国的“土星”号、前苏联的“质子号”和“能源号”巨型运载火箭,美国的“大力神”号、欧洲航天局11个成员国联合研制的“阿里亚娜”号、中国的“长征”号大型运载火箭,前苏联的“东方”号和日本的N号中型运载火箭等。

推力器

为了能够在太空控制航天器的飞行姿态或者修正它的飞行轨道,许多航天器都装备小推力(火箭)发动机,叫做推力器。它们能够帮助航天器改变飞行速度和方向,进入更高的轨道或准备返回地球。