同学们,我们是年前的一辈,是不是要向长辈学习,是不是还想超越他们呢?那就让我们科普一下关于火箭的知识吧
火箭从点火起飞开始,到把人造天体送入预定轨道,这一飞行阶段叫发射阶段。火箭飞行所经的路线叫发射轨道。发射阶段一般分加速飞行段、惯性滑行段和再加速段三个部分,这就如一辆汽车先加速、再滑行、再加速一样。下面仅以一枚三级运载火箭发射一般轨道的人造天体为例,介绍一下火箭的发射过程。
首先,人造天体及运载火箭在工厂制造完成后,要分别进行总装试验,合格后才由大型运载车辆将其运到发射场。像上面所讲的阿丽亚娜5 号运载火箭,原本在6 月4 日发射,但在前一天6 月3 日清晨,火箭才由总装厂房转送到发射区,四周可通行的道路全部被封锁,直升机在空中巡逻,以防某些人员图谋不轨。火箭运到发射场后要进行调装,并进行推进剂加注以及各种测试,准备点火。阿丽亚娜5 号火箭在起飞前几个钟头一直不顺利,先是凌晨下了大雨,后来又转为多云加小雨。到上午8 点30 分左右,仍无法发射,地面控制中心的大屏幕上一直有两个红条,分别表明天气和气象条件不具备。9 点27 分左右,大屏幕上出现了绿条,表明发射条件成熟,此时发射进入倒计时。运载火箭第一级发动机点火后,巨大的轰鸣声震天动地,火箭拔地而起,直冲云霄,此时加速飞行开始。经过几十秒钟,运载火箭开始按预定计划向预定方向拐弯。再过几十秒钟,火箭穿过稠密的大气层,到达六七十公里的高空。第一级火箭关机熄火后,自动分离并掉下来。接着第二级发动机点火,推进第三级火箭和人造天体继续加速前进,此时火箭的飞行轨道变得开始向地面弯曲。同样,第二级火箭按计划熄火分离,到这个时候火箭的加速飞行段已结束。在地球的引力以及自身的惯性作用下,火箭携着人造天体开始自由滑行。当第三级火箭到达与天体预定轨道相切的位置时,第三级火箭点火并进行加速,一直等到人造天体达到所需的环绕速度时,它才把人造天体弹出。第三级火箭关机熄火。至此,运载火箭的整个使命就完成了。
当然,如果要发射地球同步卫星、载人登月飞船、星际探测器,那么火箭的运行轨道就复杂得多了。因为不同的人造天体的轨道是不一样的,按圆与扁来分有整圆和椭圆两种。地球静止轨道就是整圆,1984 年我国发射的静止通信卫星,采用的就是这种轨道;如果按轨道高度和倾角来分,也有各种各样的轨道,如极地轨道、地球同步轨道、太阳同步轨道等。我国发射的“风云一号”气象卫星采用的就是太阳同步轨道。一般地讲,火箭轨道的运行与发射任务紧密相关。如发射地球静止轨道的卫星,必须先把卫星送入初始轨道,当卫星飞临赤道上空时,火箭再次点火,卫星进入远日点高度为35,800 公里的转移轨道;最后当卫星临近椭圆轨道的远日点时,再次点火加速,卫星最终进入地球静止轨道。这就是说,火箭分别跨过了卫星的几种轨道。再如,发射返回式卫星时,反推火箭是很有意思的东西。一方面反推火箭要调好姿态,它是帮助卫星减速而不是再次加速。这里有一个令人哭笑不得的故事。1959 年8 月13 日,美国“发现者5 号”卫星返回时,由于火箭把方向调错了,不仅没有把卫星送回来,反而把卫星推到了更高的轨道,结果那颗卫星杳无音讯,逃得无影无踪。载人宇宙飞船的反推火箭也要严格控制。美国“水星号”载人飞船返回前,由于火箭点火时间比原计划晚了三秒,结果飞船的落地点远离回收区,运行轨道也与原计划大相径庭,真是“差之毫厘,谬以千里”。
最后谈一点火箭发射的新构想。到目前为止,世界上主要火箭的发射都是在陆地上进行的,但并不是说除此之外就没有别的发射方式,海上、空中、地下发射三种新的方案正在尝试和探索中。
