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为什么火箭有很多节?

来源:中国航天科普网官方微博 作者: 发布时间:2020-03-10 10:05:07 浏览次数: 【字体:

我们知道,要实现宇宙航行,火箭速度在理论上至少要达到7.91千米/秒,即第一宇宙速度。20世纪,为了达到这一速度,各国都采用了多级火箭,也就是说火箭由很多“节”组成。在这种火箭中,火箭的每一“节”都是一个单级火箭,它们有自己的发动机、推进剂、控制系统和伺服机构。这些单级火箭串联或并联起来,就组成了多级火箭。那么,火箭为什么要有这么多节呢?

宇宙速度示意图

让我们先做一个假设。假如把巨大的运载火箭做成单级,那么全部推进剂只能贮存在这一级火箭的贮箱内。这样,贮箱不但要增大容积,还因为承受的推进剂增多而必须加厚贮箱箱壁,这将增加贮箱重量。这种火箭在飞行过程中,推进剂逐渐消耗,贮箱越来越空,空出的贮箱壳体成为无用的质量,而推进剂释放出来的能量不仅要加速卫星或飞船,还要加速这部分无用的空贮箱。而且,贮箱越重,加速空贮箱所耗费的推进剂就越多,以至火箭最终无法达到宇宙航行所需的速度。实际上,目前单级火箭所能达到的最高速度不超过6千米/秒,无法实现宇宙航行。如果能把无用的贮箱抛掉,显然可以提高火箭的末速度,这便是把火箭做成很多“节”的原因。

多级火箭飞行时,最下面的第一级先工作并使火箭达到一定速度,完成任务后这一级被抛掉;接着在此速度的基础上启动第二级进一步加速,完成任务后再抛掉;随后再用第三级甚至第四级加速,这样,飞行中火箭的“身体”被一节一节抛掉,推进剂能量不会过多耗费在加速无用的空贮箱上,火箭轻装前进,越飞越轻,速度逐级提高。运用这种多级火箭的“接力”技术,最终可超越第一宇宙速度,实现宇宙航行。

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