登陆注册
7875700000003

第3章 从古到今话火箭(3)

V-2火箭二战后,美国俘虏了以冯·布劳恩为首的德国火箭专家,缴获了100余枚V-2火箭。美国陆军在布劳恩的帮助下于1945年发射了V-2火箭,1949年开始研究“红石”弹道导弹,1954年制定人造卫星计划,1958年2月1日“丘比特”C火箭成功发射美国第一颗人造卫星,美国为发射多种航天器,先后研制成功“先锋号”、“丘诺号”、“红石号”、“侦察兵号”、“大力神号”和“土星号”等运载火箭。

1960年11月5日,中国第一枚近程火箭发射试验成功。我国有“长征”号(CZ)系列运载火箭,主要有“长征一号”、“长征二号”、“长征三号”、“长征四号”共四种基本型运载火箭和“长征一号D”、“长征二号C”、“长征二号C/SD”、“C长征二号D”、“长征二号E”、“长征二号F”、“长征三号A”、“长征三号B”、“长征四号B”等多种改进型。

1990年4月7日,中国“长征三号”运载火箭成功发射美国制造的“亚洲一号”卫星。“长征”火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列,至今已将27颗外国卫星发射上天。

美国“德尔它”火箭法国从上世纪50年代开始自行研制探空火箭和导弹,并在此基础上研制“钻石号”运载火箭。1965年11月至1967年2月,法国“钻石号”火箭将A-1、D-1人造卫星送入太空。法国积极推动西欧国家联合发展欧洲航天事业,它是欧洲航天局的主要成员国,并承担“阿丽亚娜”号运载火箭的大部分研制工作。

欧洲航天局正式成员国有比利时、丹麦、法国、联邦德国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和英国;非正式成员国有奥地利和挪威;加拿大为观察员国。由欧洲航天局研制的“阿丽亚娜-1”运载火箭于1979年12月24日首次发射成功。迄今已研制有“阿丽亚娜-1”到“阿丽亚娜-5”五种基本型和多种改进型火箭。“阿丽亚娜-4”为欧洲航天局主要运载工具,已发射80余次,失败7次,成功率在世界商用卫星运载工具中名列前茅。

日本自1963年开始研制M系列固体运载火箭,共有4代。1970年日本宇宙开发事业团决定引进美国“德尔它”运载火箭技术,以发展本国的N号运载火箭。1975年9月,日本首次用N-1火箭成功地发射了“菊花-1”技术试验卫星。1994年成功试验带有氢氧燃料装置的N-2火箭。印度自行研制成功运载火箭系列SLV、ASLV、PSLV和GSLV,2001年4月,印度同步轨道卫星运载火箭GSLV发射成功。

此外,英国、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韩国、朝鲜等国,均已具备利用本国制造或租用他国运载火箭来发射人造卫星的能力。

知识点欧洲航天局

欧洲航天局是在1975年由一个政府间会议设立的,总部设在法国首都巴黎,目标是专门为和平目的提供和促进欧洲各国在空间研究、空间技术和应用方面的合作。

欧洲航天局的前身,欧洲航天研究组织经过1962年6月14日签署的一项协议,于1964年3月20日建立。如今它仍旧是欧洲航天局的一部分,称为欧洲航天研究与技术中心,位于荷兰的诺德惠克。欧洲航天局共有约2200名工作人员(2011年)。发射中心是位于法属圭亚那的圭亚那发射中心。由于其相对于赤道较近,使卫星发射至地球同步轨道较为经济(同质量下所需燃料较少)。控制中心位于德国的达姆施塔特。

火箭是如何飞上太空的

现代火箭是指一种靠发动机喷射气体产生反作用力向前推进的飞行器,是实现卫星上天和航天飞行的运载工具,故又称为“运载火箭”。

人们在射击时会感觉到,子弹射出枪口时枪身会向后坐,也就是说枪身向后移动。这个力量很大,有时会把人推一个跟头。这就是我们经常说的牛顿第三定律的体现,即“两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上”。火箭的发射就是利用这个原理。

火箭的工作原理就是动量守恒定律,当火箭推进剂燃烧时,从尾部喷出的气体具有很大的动量,根据动量守恒定律,火箭就获得等值反向的动量,因而发生连续的反冲现象,随着推进剂的消耗,火箭质量不断减小,加速度不断增大,当推进剂燃尽时,火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。

提高火箭速度有两个办法,一是提高气体的喷射速度,二是提高质量比(火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比)。而提高喷射速度的办法比提高质量比的办法更有效,但喷射速度的提高也有一定的限度。因为要提高喷射速度,必须有高效能的燃料,才能产生高温高压的气体,并高速地从喷口喷出;同时还要求制作燃烧室和喷口的材料能经受得住高温、高压和高速。

现代液体燃料的火箭喷射速度为2500米/秒,气体的压强为4个大气压,温度已高达3000℃左右。把喷气速度提高到4~4.5千米/秒就是很高的技术水平了,要想把质量比提高到10也是很难办到的。火箭除了外壳、存贮燃料设备和燃烧室外还要有发动机、仪器、控制设备和要运送的人造卫星、爆炸弹头等,燃料燃尽后,剩余的总质量还是相当大。如果质量比是6,气体的喷射速度为2500米/秒,火箭的最大速度也不到4.5千米/秒,远小于第一宇宙速度(7.9千米/秒),更不用说脱离地球引力了。可见,单级火箭的最终速度是有一定限制的,因此只有利用多级火箭才能获得较大的最终速度。

它是怎么飞行的呢?先来做一个小试验:把气球吹满气,猛一松手,它肯定会向前“飞”出一定距离后才落到地面。原来气球之所以能“飞”是因为受到它“肚子”里排放出来的空气的反作用力的推动。

运载火箭飞行的原理和气球“飞”的原理一样,都是利用了物体的反作用力。运载火箭的“肚子”里装有燃料,燃料点着后产生大量热量,变成急剧膨胀的气体,气体从火箭尾部猛烈喷出,火箭便在气体喷发产生的反作用力下向前飞行了。

火箭为什么能飞得那么快呢?我们知道,燃料产生的热量越多,喷射气体的速度越快,产生的推力就越大。科学家计算过,一般火箭燃气的喷射速度约为每秒2千米,当燃料的重量是火箭净重的1.72倍时,火箭的最终速度等于气体的喷射速度;如果要使火箭的最终速度达到气体喷射速度的2~3倍,那么就要相应地增加燃料。可是燃料增加,火箭的体积、重量也就随之增加,而用同样的力推动轻、重不同的物体时,其速度是不一样的。怎么解决增加燃料又不过多地增加火箭重量的矛盾呢?科学家们想了一个绝妙的办法,就是把火箭做成一级一级的,每一级都有燃料,烧完一级就扔掉一级,这样火箭就越飞越轻,速度也越来越快。再加上离地球越来越远,地心引力和空气阻力都随之减小等其他因素,火箭便可以具有超过其他任何交通工具的速度。

随着科技的不断发展,科学家们已经发明、制造了各种型号的火箭,这些火箭内部构造互不相同,而且都相当复杂。如1970年中国发射的“长征一号丁”火箭,它是一枚装有二度轨级的三级小型运载火箭。但是不管这些火箭内部构造有多复杂,其主要部分都可以归纳为壳体和燃料。壳体是圆筒形的,前端是封闭的尖端,后端有尾喷管,燃料燃烧产生的高温压燃气从尾喷管迅速喷出,火箭就向前飞去。

同类推荐
  • 汽车养护与急救

    汽车养护与急救

    本书站在专业汽车修理人员的角度,从车主和驾驶员朋友的实际情况出发,用通俗化的语言简要地介绍了汽车在使用和管理过程中,驾驶员朋友自己能够动手或者有必要知道的一些关于汽车养护翻故障应急修理的相关知识。其主要内容主要包括汽车养护、汽车故障诊断基础、常见部件的保养及汽车运行中一些常见故障的应急处理。
  • 拖拉机汽车底盘构造与维护

    拖拉机汽车底盘构造与维护

    为深入贯彻《国务院关大力推进职业教育改革与发展的决定》以及教育部等六部委《关实施职业院校制造业和现代服务业技能型紧缺人才培养培训工程的通知》精神,宁夏农业学校积极推进课程改革和教材建设,我校农业机械使用与维护专业建设指导委员会及专业教师按照教育部颁布的《中等职业院校农业机械使用与维护专业领域技能型紧缺人才培养培训指导方案》的要求,编写了本书,以供我校农业机械使用与维护专业实训使用。
  • 原子能的开发利用

    原子能的开发利用

    德谟克利特公元前5世纪,中国的墨翟曾提出过物质微粒说,他称物质的微粒为“端”,意思是不能再被分割的质点。但在战国时代,有一本著作《庄子·天下篇》中却提到了物质无限可分的思想:“一尺之槌,日取其半,万世不竭。”意思是说,一个短棍今天是一尺,明天取一半,余二分之一尺,后天取一半,余四分之一尺,以此类推,永远没有尽头。当然,这里并没有提出,也不可能提出用什么方法分割的问题。但在那个时代,我国古代学者就能用思辩的方法来这样提出问题,是难能可贵的。
  • 美国海军飞行员的成长历程

    美国海军飞行员的成长历程

    本书介绍了从一名普通的美国公民如何成长为海军飞行员的过程,包括对身体素质的要求、飞行前的航空教育、初级训练、在T-45教练机上的训练、直升机飞行员的训练、驾驶多发飞机飞行员的训练以及获得飞行证章等。同时介绍了各种培训课程和培训l器材,包括救生设备、各型教练机和模拟器,对不同阶段的培训内容和培训要求也有描述。
  • 人类最伟大与最糟糕的发明

    人类最伟大与最糟糕的发明

    科学技术的飞速发展为人类创造了无穷的物质财富,使人类享有人无法企及的巨大能量。这些卓越的成果改变了人类生产和生活的方式及质量,同时也深刻地更新了人类的思维观念和对世界的认知,改变并继续改变着世界的面貌。科学技术的发展极大地影响着社会的发展,人类发展的足迹在几个世纪的漫长历程中,有很多值得回忆的东西,比如文字的发明创造,以及天文、历法、数学等方面所取得的辉煌成就,不能不说这是人类文明史上最伟大的贡献,它使人类的生活发生了翻天覆地的变化。
热门推荐
  • 小姐,少爷来了!

    小姐,少爷来了!

    她,是夏家丢失多年的千金小姐,才貌双全、气质脱俗。他,是顾家之中出色的少爷,绝顶聪明、仪表不凡。十年前到底发生了什么?她口中的她又是谁?她的父母又到底是谁?众多秘密,终究被一一窥探并解决。他们能否相守一辈子?
  • 异能女王:嚣张无双

    异能女王:嚣张无双

    他,贵为异能圣地第一天才,却因为她而破了心境,不得不封印自己感情。他,大异能家族嫡长子,手中资源无数,却喜欢上家世平凡的她,让无数家族少女为其幽怨哀叹。而他,天生觉醒异能,是科研天才,无数家族以联姻招揽,却不知他心中早已有了她。友人认真对她说:“李小寒,你可真是罪孽深重的女人!”然而她却表示,这些本非我愿,我的路在自由,我的命运我自己来掌控!有人对她说,异能者的路,是一条追寻宇宙本质的路,在路上,遍地是血腥与荆棘。李小寒。你会披荆斩棘一路勇往直前吗?当然!无论是异能的路还是爱情的路,我都无所畏惧!我决不允许任何人对我的抉择指手画脚!我的命运,由我不由天!
  • 宠妻无度:Boss的合约妻

    宠妻无度:Boss的合约妻

    一份合约,她认识了那个死皮赖脸粘着她的男人。他宠她,爱她,低调的追求,就在她把身心都托付给他的时候,他却人间蒸发,消失的无影无踪,只留下怀有身孕的她。四年后,他强势回归人前,他是那个杀伐决断的威武大BOSS人后,在心爱的人面前他:老婆,我回来了,想吃什么,我给你做。(他系着围裙,对窝在沙发,抱着儿子的女人说)她:水煮鱼片,麻婆豆腐,剁椒鱼头……对了,别忘了你家儿子要吃的抹茶饼干。他:遵命,我的女王大人
  • 灵砂大丹秘诀

    灵砂大丹秘诀

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 修真女主翻身记

    修真女主翻身记

    王小满作为21世纪一个普通女屌丝,做梦也想不到会穿越到一个未知世界未知年代的未知农村,以为穿来当小农女体验生活的,头顶上踩着木剑飞来飞去的是什么鬼,以为自己是仙侠世界注定的女主,传说中的空间神兽又在哪?话说,我怎么会认识这么两个货,一个气运超天,一个一脸总裁范,难道这两货才是女主大人,那么,穿越大神,姐姐我穿来是干嘛的?绿叶还是炮灰?都说三个女人一台戏,且看我们仨此番唱得是啥大戏
  • 我的眼里住着轮回

    我的眼里住着轮回

    师范类大学生许三,在城市里默默无闻,但是其背后却有着无数的隐秘,尤其是那关于“困龙地”和“许天英”的传说。原本想默默无闻地一辈子,却不想锁住了无数鬼魂的枢纽被天雷轰碎,所以不得已不去承担起,轮回的使命!我的眼里住着轮回!
  • 破围之旅

    破围之旅

    十八岁少年凌风由于被上级下达去高中念书的指令而困惑不已。随之事态的发展,凌风逐渐发现了这世界更多的秘密,以及自己的秘密。
  • exo承诺太伤醉了那个夏

    exo承诺太伤醉了那个夏

    青春是不是真的很短,一掠而过,我们还没来得及及珍惜彼此,就已经分离,经历了年少轻狂的梦,暮然回首,你们,原来早不在我身边,还好,我们的故事,早已被我记下,至少,我还可以回顾我们的点点滴滴啊……哭花其他的作品:《轻轻一瞥你的似水流年》,《对不起错过了你的青春年华》
  • 最强装比打脸

    最强装比打脸

    装的一手好逼,打脸那是啪啪的响,神仙下凡,就要轰轰烈烈吗?未必吧,苦逼的也有,美女总裁,校花,酒吧老板娘,警花,萌妹子已经包围了,且看这个装逼犯。怎么装的一手好比。且看神界下凡的秦龙如何逆袭,走上人生巅峰,抱回白富美。欢迎阅读小叔作品,你是小叔的衣食父母,看完请记得评论与收藏,有钱的大爷,赏小的一口饭吃。
  • 重生之特种文豪

    重生之特种文豪

    缺钱花了怎么办?写写网文,写写歌女人,不要随便和男人说话,我杀人不犯法,因为我有杀人执照。且看一个文豪的特工生涯,本书绝对YY