1.火箭升空的科学原理就藏在物理学基本定律牛顿第三定律之中——当燃料在火箭燃烧室内部燃烧并向后高速喷射气体时,巨大的反作用力就如同无形的巨手,将火箭推向太空。 2.发动机喷气速度越高,火箭飞行的速度越高;火箭的质量比(火箭开始飞行的质量与燃料耗尽后的质量比值)越大,火箭飞行能达到的速度也越高。而质量比大,就意味着火箭结构质量小,携带推进剂多。 3.想要使航天器在太空中持续绕地球运行,必须使其获得不低于7.9公里/秒的第一宇宙速度。火箭在穿越大气层时还要克服空气阻力的影响,因此火箭发动机燃气喷射速度需要达到9.5千米/秒以上的速度。 4.为突破这一物理瓶颈,现代航天采用多级火箭模块化设计。当某级火箭燃料耗尽,其壳体立即分离脱落,后续发动机随即点火。每级分离都相当于重启一个更轻便的运载系统,最终通过多级接力完成速度累积。 5.火箭发射升空的飞行轨道包含三个阶段:垂直起飞段、程序转弯段和入轨段。这是因为运载火箭从发射台点火起飞后,需要冲破稠密的大气层,经过最大动压区,才能飞出大气层,将航天器送入预定轨道。 6.运载火箭采用垂直起飞的发射方式,是因为这种起飞方式能让运载火箭以最短路径穿透大气层,减少速度损失。这时发动机产生的推力只要比火箭自身重量大一点就能起飞。 7.火箭飞行一段时间后会逐渐倾斜,最终在天空中呈抛物线状飞行轨迹。火箭倾斜飞行主要涉及两个重要原因:地球自转和重力作用。待火箭飞离大气层后,会抛掉整流罩减轻重量,为最终入轨做好准备。 8.到最后入轨段,当火箭继续飞行到接近轨道注入点时,第三级火箭发动机点火,火箭开始进行最后的加速段飞行,待达到入轨速度后,运载火箭与航天器分离,卫星被顺利送入运行轨道。 9.随着可重复使用火箭、新型推进系统等技术的突破,人类进入太空的成本将不断降低。或许在不远的将来,太空旅行会成为普通人的选择,而火箭技术也将继续书写人类探索宇宙的新篇章。
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📸 冯亮杰记者 兰永观 摄
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📸 莫业良记者 杨骁颖 摄
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