為什么發(fā)射航天器必須使用多級火箭

時間：2021-02-20 10:43:03 科普知識我要投稿

　　多級火箭是由數(shù)級火箭組合而成的運(yùn)載工具。每一級都裝有發(fā)動機(jī)與燃料，目的是為了提高火箭的連續(xù)飛行能力與最終速度。從尾部最初一級開始，每級火箭燃料用完后自動脫落，同時下一級火箭發(fā)動機(jī)開始工作，使飛行器繼續(xù)加速前進(jìn)。下面是小編為大家整理的為什么發(fā)射航天器必須使用多級火箭，僅供參考，歡迎閱讀。

為什么發(fā)射航天器必須使用多級火箭

　　運(yùn)載火箭是一種運(yùn)輸工具，它的任務(wù)是將具有一定質(zhì)量的航天器送入太空。航天器在太空中的運(yùn)行情況與它進(jìn)入太空時的初始速度的大小和方向有關(guān)。如果航天器進(jìn)入地球軌道的速度小于第一宇宙速度(7.91千米/秒)，航天器將落回地面;如果航天器進(jìn)入軌道的速度介于第一宇宙速度與第二宇宙速度(11.2千米/秒)之間，它將在地球引力場內(nèi)飛行，成為人造地球衛(wèi)星;當(dāng)航天器進(jìn)入軌道的速度介于第二宇宙速度與第三宇宙速度(16.7千米/秒)之間時，它就飛離地球成為太陽系內(nèi)的人造行星;當(dāng)航天器進(jìn)入軌道的速度達(dá)到或超過第三宇宙速度時，它就能飛離太陽系。

　　由此可以看出，運(yùn)載火箭的末速度必須達(dá)到第一宇宙速度，才能將有效載荷發(fā)射到太空而不會落回地球。通常，提高火箭的末速度有三種方法：一是采用高能量的推進(jìn)劑，即采用高比推力的推進(jìn)劑;二是盡量減輕火箭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，這種辦法受當(dāng)前科學(xué)技術(shù)水平的限制;三是增加火箭的推進(jìn)劑質(zhì)量，提高火箭質(zhì)量比。這三種辦法直接應(yīng)用都很困難：高能量的.推進(jìn)劑和減輕結(jié)構(gòu)重量都會受到科技水平的限制，但單純增加推進(jìn)劑質(zhì)量也不行，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)質(zhì)量也會隨之增加。經(jīng)過航天先驅(qū)的研究和后來的大量實(shí)踐，科學(xué)家們認(rèn)識到，提高火箭末速度的最可行辦法是采取接力模式，即將幾級火箭串聯(lián)起來，各級從下到上依次工作，每一級都會產(chǎn)生加速運(yùn)動，從而使末級能夠達(dá)到需要的宇宙速度，這就是多級火箭原理。

　　由于每一級工作完畢后自行脫落，“死重”問題得到很好解決，運(yùn)載火箭剩余部分的質(zhì)量比就會大大提高，對于加速和提高末速度都十分有利，而且多級火箭研制不存在很大的技術(shù)難關(guān)，在一定的技術(shù)條件下是比較容易研制的。可以說，人類能夠順利進(jìn)入航天時代，多級火箭功不可沒。當(dāng)然，多級火箭也是火箭性能要求和技術(shù)限制的折中，它本身需要多套發(fā)動機(jī)、多套控制系統(tǒng)和其他部件，在增加火箭復(fù)雜性的同時也提高了研制成本、降低了可靠性。

　　因此，人們一直在探索利用單級火箭發(fā)射載荷的技術(shù)，并且已經(jīng)取得了某些成功。但目前的單級入軌還只限于發(fā)射小衛(wèi)星。

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