[火箭升空与卫星入轨] 火箭避开在轨卫星

时间：2019-01-07 03:25:28　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　我国已多次用长征号运载火箭发射卫星(飞船)(图1)，取得成功入轨运行。你知道火箭升空与卫星入轨的原理吗? 　　　　火箭。最早出现在公元3世纪的三国时代，距今已有1700多年的历史。当时人们把一种头部带有易燃物、点燃后射向敌方，就把这种飞行时带火的箭叫做火箭。它与宋代发明的火箭(图2)有所不同。特别与现在所称的火箭相差甚远。这种古代火箭的构造与现在节日里玩的“起花” (图3)相似。在竹筒(起花用的是纸筒)里装入一些火药(筒的前端封闭)，把纸筒捆在箭杆上，火药点燃后，生成的燃气以很大的速度向后喷出形成“反冲”作用，使火箭向前运动(这样的运动叫“反冲运动”)飞去。现代的火箭(如导弹)，原理上与古代的相同，但构造复杂得多，现代火箭主要由壳体和推进剂(燃料与助燃的氧化剂)两大部分组成，前部是封闭的尖端，后端有尾喷管。推进剂燃烧时。产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出(图4)，火箭就形成“反冲运动”向前飞去。
　　
　　火箭飞行所能达到的最大速度，也就是推进剂燃烧时获得的最终速度。主要取决于两个条件，一是喷气速度，一是质量比(火箭开始飞行时的质量与推进剂燃后的质量之比)。喷气速度越大，质量比越大，最终速度就越大，提高喷气速度，需要高质量的推进剂。实践证明，用液氧、煤油等作推进剂的单级火箭无法达到卫星入轨需要的速度。即使用液氢液氧作推进剂，喷气速度也只能达到4.2千米／秒，其单级火箭也无法达到卫星入轨需要的速度。而质量比与火箭的结构、材料有关，现代火箭能达到的质量比不超过10，在现代技术条件下，单级火箭的最终速度还达不到发射卫星入轨需要的速度。
　　卫星进入环绕地球运动(轨道)速度是多大呢?根据牛顿万有引力定律及卫星环绕地球所需向心力公式进行计算，得出卫星进入环绕地球运行的最低轨道速度是7.9千米／秒。这个速度被称为“第一宇宙速度”，它是人类迈向宇宙所要达到的最低速度。宇宙速度摆脱地球引力束缚；飞离地球的速度叫第二宇宙速度(11.2千米／秒)；而摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系的速度叫第三宇宙速度(16.7千米／秒)。
　　
　　现在发射卫星(或飞船)的火箭都是多级的。如“长征三号甲”运载火箭(图5)是三级的。当火箭垂直发射时，先点燃下面第一级火箭推进剂燃完后，空壳自动脱落。接着下一级火箭开始工作。多级火箭能及时把空壳抛掉，使火箭总质量减少。因而能达到很高的速度，最后使卫星进入环绕地球轨道。

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