航天之梦与现代火箭
时间：2020-12-10 08:01:07 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
让我们做一个小实验：将一只吸管插入气球口，用细线把其扎紧，用气筒通过吸管给气球打足气。用手堵住吸管，让吸管口朝下，然后放手，会发现气球“哧”的一声，沿直线迅速竖直上升。这个实验能够很好地说明什么呢?反冲运动!注意，实验时选用的气球要稍大一些，吸管要稍长一些，有利于气球沿直线上升。
中国是火箭的故乡
你认真观察一下，就知道反冲运动是一种常见的现象，也是非常重要的一种运动，比如炮弹从炮筒飞出，节日放烟花“钻天猴”，它们的共同特点是，当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动，这就是反冲运动。在抛射的短暂时间内，物体在没有外力作用时，反冲运动中总动量是守恒的。这种知识比较复杂，我们到了高中就会学到。
反冲运动对于我们非常重要，火箭工作就运用了反冲运动。
中国是火箭的故乡。“火箭”这个词在三国时代就出现了。那时火箭的含义比较广泛，比如在影视剧中经常可以看到箭头点燃。靠弓弩发射的竹箭也称为火箭。真正的火箭是在火药出现后才发明的。从唐末到宋初火药武器开始使用，随着火药配方和制造技术的进步，人们开始制造火器。这种火器作为武器使用具有相当的杀伤力，所以在战争中频繁使用，火箭一词即由此而来。火箭技术在13世纪传人阿拉伯国家后，又逐渐传人欧洲，由此他们先后掌握了火箭技术。
现代火箭的基本结构
现代火箭的基本组成部分有推进系统、箭体结构和有效载荷，有控火箭还装有制导和控制系统。推进系统是火箭飞行的动力源。固体火箭的推进系统就是固体火箭发动机。液体火箭的推进系统包括发动机、推进剂贮箱和增压系统。
你看。火箭喷出的高速气体给予火箭本体一个反作用力，这就是推力，火箭的速度与发动机的喷气速度成正比。在飞行过程中，随着推进剂的消耗，火箭的质量不断减小，速度不断增大。这里有一个问题：即使使用性能最好的液氢液氧推进剂，发动机的喷气速度也只能达到4.4km/s，而航天器进入太空至少需要达到第一宇宙速度——7.9km/s。因此，单级火箭是不可能把物体送入太空轨道的，怎么办呢?必须采用多级火箭。现在一般是采取三级火箭，以接力的方式将航天器送入太空轨道。
20世纪40年代以来，火箭得到了飞速发展和广泛应用。火箭的结构日益庞大，系统越来越复杂，精度不断提高。现代火箭将进一步向可靠性高、经济性好和多次使用的方向发展。
圆航天之梦必须使用火箭
航空与航天的概念不同，不论飞机、气球、风筝还是飞艇都需要依靠空气。而航天之梦的实现必须依靠现代火箭。现代火箭不但能在空气中飞行，还可以在真空中飞行，而且由于没有了空气阻力，飞行性能更好。人们逐渐认识到要想进入太空，只有借助于“喷风吐火”推进的火箭。
火箭是目前唯一能使物体达到宇宙速度、克服地球引力进入宇宙空间的运载工具。火箭的速度是由火箭发动机工作获得的。火箭的运动服从牛顿运动定律。火箭喷出的高速气体给予火箭本体一个反作用力，即推力。在飞行过程中，随着推进剂的消耗，火箭的质量不断减小，速度不断增大。
航天运载火箭的质量，已由早期的几吨提高到近3000t。世界上威力最强太的火箭，是美国用来运载阿波罗登月飞船的“土星5号”，直径有10m，总高将近100m，竖在地面上竟有上海的国际饭店那么高!起飞时的总质量超过3000t，相当于一列满载的火车。它上面的部件多达200多万个。
航天飞机的诞生，则是人类在空间探索中取得的历史性胜利，是现代科学技术的结晶!它同时具有运载火箭、宇宙飞船和普通飞机三种飞行器的性能。因为它主体部分的样子像飞机，被称为航天飞机。第一架航天飞机是“哥伦比亚”号，它长约56m，高23m，自重就有70t，机身有驾驶舱和大货舱，装有30t货物，机身下挂有巨型燃料箱，里面装有700t液态氢氧燃料，还有两个助推火箭，起飞时的总重量达2000t。由于航天飞机成本实在太高，又发生过几次事故，因此将于2010年退役。科学家正在研制新型航天运载火箭。
2009年10月28日，美国“战神1-X”火箭(如右图)点火升空。这是美国首次对下一代运载火箭进行飞行测试，主要任务是收集飞行数据，是为代替航天飞机而开发的新一代载人火箭。“战神1”火箭将为成美国重返月球的航天器之一。
我国先进的火箭技术
我国的现代火箭技术发展很快，已先后研制成功12种“长征”系列和1种“风暴一号”运载火箭。这些火箭分别从酒泉、西昌、太原三个发射中心起飞，“长征”系列运载火箭从1970年4月24日成功发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”后，迄今共执行了100多次发射任务，多次将“神舟”号宇宙飞船送入太空轨道运行。2007年10月24日“长征三号甲”火箭还把“嫦娥一号”探月卫星送上了预定轨道。成为我国航天事业发展史上又一个里程碑，也使我国成为继美、俄、欧之后，世界上第四个主力品牌火箭航天发射超过百次的国家。
我国运载火箭的发展突飞猛进，“长征三号甲”运载火箭被誉为“长征”系列家族中的“常胜将军”。“长征三号乙”火箭既可一箭一星发射，也可一星双星或一箭多星发射。“长征三号乙”全箭长54.838m。助推器直径2.25m，一、二级直径3.35m，三级直径3m。起飞质量约为426t，是真正的“庞然大物”。
2007年10月30日，中国新一代运载火箭产业化基地在天津开工建设。新一代运载火箭也称新型大推力运载火箭，其型号命名为“长征五号”系列。它具有三个明显的特点：一是推力大，能满足发射不同用途的大型卫星、宇宙飞船和空间站的需要。能够承担国内外新型航天器的发射任务；二是无污染，新一代运载火箭是“绿色”产品；三是成本低，在高可靠性的基础上，努力降低制造成本。
当新一代运载火箭实施点火腾空时，那将标志着我国和平开发利用空间资源的能力迈上了一个新的台阶。
责任编辑 程 哲
