在观看火箭发射时，我们经常听到指令员这样说：火箭一二级分离正常！火箭二三级分离正常！那么，作为一个运载工具的火箭，为什么要分成多级呢？
1903年俄国科学家齐奥尔科夫斯基在他的论文《用火箭推进器探索宇宙》一文中提出了著名的“齐奥尔科夫斯基火箭理想速度公式”

根据这个公式，有两种方法能提高火箭的末速度：一是采用高能量的推进剂，即采用高比推力的推进剂；二是采用高强度的 结构材料，尽量减轻火箭的结构质量。但科学家们最终发现，单级火箭无论采用性能多么好的固体或液体燃料，按当时的技术所能达到的最大速度也只有每秒6千米。而增加推进剂质量就要求火箭贮箱要造得更大、更厚、更结实，否则，火箭就会变成一个又薄又脆的“鸡蛋”，完全应对不了飞行时的恶劣环境。也就是说，在当前技术条件下，单级火箭根本达不到发射卫星的要求，更别提用更快的速度飞向月球，飞向深空了。最终，齐奥尔科夫斯基自己提出了一种解决方案：建造被称为“火箭列车”的多级火箭。这种多级火箭由两节以上的火箭串联组成。“火箭列车”从地面开出时，先是第一节火箭点火，达到一定速度后燃料耗尽自动脱落。接着，第二节火箭点火，加大速度继续飞行，燃料用完后关机并自行脱离。然后第三节火箭接着点火飞行，直到速度提高到所需数值，把卫星或飞船等有效载荷送入预定轨道。这个方案确实有效。世界各国也纷纷使用多级火箭作为运载工具。中国第一枚长征一号运载火箭就是一枚三级运载火箭。人类发明的航天器要想飞离地球，必须达到每秒7.9公里的第一宇宙速度。达不到这个速度，航天器就会从天上掉下来。传统的化学动力火箭很笨重，光是燃料推进剂就要占去火箭的绝大部分载荷，所以要想把航天器送上天很难很难。于是，多级火箭的思想就诞生了。

火箭一般分为单级火箭和多级火箭，多级火箭较为常见，通常有二级、三级、四级。

单级火箭：单级火箭是结构最简单的火箭，只有一级。单级火箭在技术上实现难度相对较小，但由于受到燃料携带量、壳体重量等因素的限制，其速度增量有限，很难达到宇宙航行所需的速度，目前尚未得到广泛的实用化应用。

二级火箭：由两级独立工作的单级火箭串联而成。第一级火箭先工作，将火箭加速到一定速度，燃料耗尽后分离；接着第二级火箭点火，继续加速飞行，把有效载荷送入预定轨道。二级火箭相比单级火箭在速度和运载能力上有了较大提升。例如，我国的长征二号系列火箭部分型号就是二级火箭。

三级火箭：最下面的一级为第一级，依次往上为第二级和第三级。三级火箭在二级火箭的基础上进一步增加了一级，通过逐级加速，能够更好地达到预定的飞行速度和轨道高度，适用于发射高轨道卫星、深空探测器等任务。比如，我国发射东方红一号卫星的长征一号火箭就是一枚三级的运载火箭。

四级火箭：在三级火箭的基础上又增加了一级，级数的增加使得火箭的速度和运载能力进一步提高，但同时也带来了结构更复杂、可靠性降低等问题。我国的长征十一号固体运载火箭就是四级火箭。

火箭之所以分成多级，是因为火箭在飞行过程中，推进剂会逐渐消耗，单级火箭如果要携带所有推进剂，贮箱容积就要增大，箱壁也要加厚，这会增加贮箱重量。随着燃料的消耗，空出的贮箱壳体成为无用的质量，而推进剂释放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，造成能量浪费。多级火箭在每级燃料用完后可以抛掉不需要的部分，减轻整体重量，让后续的飞行更高效。

多级火箭各级发动机可以独立工作，能够按照每一级的飞行条件设计发动机，使发动机处于最佳工作状态。比如在低空飞行时，大气压力较大，一级火箭的发动机可以设计为适应这种大气环境；而在高空飞行时，大气压力小、空气稀薄，二级火箭的发动机就可以根据这种条件进行优化设计，这样有针对性的设计，在一定程度上降低研发和制造成本，同时可以更好地提高火箭的飞行性能。不过，火箭的级数并不是越多越好，级数增加会使火箭的结构变得复杂，分离机构的技术要求高，控制系统的难度加大，可靠性会受到一定影响。目前大多数火箭采用两级或三级的设计

来源: 观察者网