航天百科:火箭到底能飞多快

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文章关键词:欢迎来到公海手机版710,第一宇宙速度

  生活中,人们常用“火箭速度”来形容速度快,但是你知道火箭的飞行速度究竟有多快吗?又是什么因素影响火箭的飞行速度呢?

  一般来说,发射高度500公里的太阳同步轨道,火箭入轨时速度为7.6千米/秒;发射地球同步转移轨道,火箭入轨时速度可以达到10.1千米/秒;而发射地月转移轨道,火箭入轨时速度甚至可达10.8千米/秒。

  如果用出膛子弹的速度作比较,我国小口径自动步枪打出子弹的那一瞬间,速度为1千米/秒左右。也就是说,火箭最慢的飞行速度,至少是出膛子弹速度的7倍多。

  如果用世界百米冠军博尔特的速度来比较,他百米最快的速度是9秒58,相当于每秒跑10米左右。这样算起来,火箭1秒钟飞行的距离,博尔特以最快的速度也要跑上17分钟。

  火箭飞行速度取决于火箭发动机的推力和火箭的质量比。发动机的推力越大,火箭飞行的速度越快;火箭的质量比越大,火箭飞行能达到的速度越高。

  火箭的质量比是火箭起飞时的质量(包括推进剂在内的质量)与发动机相关机(熄火)时刻的火箭质量(火箭的结构质量,即净重)之比。因此,质量比大,就意味着火箭的结构质量小,所携带的推进剂多。

  火箭发动机推力取决于推进剂的性能和发动机的设计和水平。推进剂的能量越高,可获得的喷气速度越高;设计水平越高,所获得的能量效率越高。

  在齐奥尔科夫斯基提出火箭公式的1903年,自然无从谈及火箭发动机的设计水平,就是公认的理想燃料液氢在当时也制造不出来。计算表明,用液氧、煤油等作推进剂,喷气速度也只能达到4.2千米/秒,其单级火箭还是无法达到约8千米/秒的第一宇宙速度。

  因为考虑到空气阻力,从地面起飞的火箭,实际上应达到9.5千米/秒以上的速度。这样一来,火箭的质量比应达到11以上才行。也就是说,推进剂应占火箭总质量的91%以上。这比蛋清蛋黄占整枚鸡蛋的份量比还大,像软皮蛋一样单薄的火箭是造不出来的,即使造出来了也无法使用。

  但是,科学的思想不应钻牛角尖,退一步或拐个弯就是海阔天空。齐奥尔科夫斯基正是这样,他设想用多级火箭的办法来达到宇宙速度,就是在火箭垂直发射时,让最下面一级先工作,完成任务后脱离,接着启动上面一级,进一步提高速度。这样轻装前进,逐级提高,总能达到所需要的宇宙速度。采用多级火箭发射航天器,现在看来似乎是很平常的事,但在大约一百年前,却是了不起的思想突破,是构筑宇宙航行大道石破天惊、振聋发聩的巨大里程碑。

  当然,火箭的级数不可能无限制地增加,因为对下面一级火箭来说,前面的各级火箭都是它的有效载荷。

  理论计算和实践经验表明,每增加1份有效载荷,火箭需要增加10份以上的质量来承受,随着火箭级数的增加,最下面的一级和随后的几级变得越来越庞大,以致于无法起飞。因此,多级火箭一般不超过4级。(宗文 大雨)

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