10月26日11时13分,长征二号F运载火箭点火升空,随后顺利将汤洪波、唐胜杰和江新林3名航天员乘坐的神舟十七号载人飞船送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。

在看发射直播最令人心跳加速的是火箭升空的时候,一边“陪”航天员出征,一边紧张期待进入太空那一刻。但时间不会因为期待变快,火箭点火起飞、抛逃逸塔、抛助推器、抛火箭芯一级、抛整流罩、抛火箭芯二级……等等,为什么火箭发射时要抛掉这么多东西,还一节一节的?

长征二号F火箭结构示意图

大家可能知道,现在我们使用的都是多级火箭,是由多个单级火箭连接成的,所以是一节一节的样子。可能有小伙伴要问了,为什么要捆这么多节火箭呢?能不能“一节更比六节强”?

为了逃离地心引力,把航天员送入太空,火箭至少要飞到第一宇宙速度,也就是1秒飞过7.91千米的距离。受到目前的技术条件的限制,如果我们用只有一节的单极火箭,它最快能飞6千米/秒,达不到第一宇宙速度,逃不出地心引力的“五指山”。

怎么办呢?只要思想不滑坡,办法总比困难多。1903年,俄国科学家齐奥尔科夫斯基提出了我们现在使用的多级火箭的设想。发射时,最下方的一级火箭首先点火工作,火箭从静止开始不断地逐渐加速飞行。燃料耗尽后,一级火箭会被分离、抛掉,同时,二级火箭点火工作,这样,火箭能之前最高速度的基础上再次提速。就这样,各级火箭依次点火工作,用接力赛的方式让火箭加速、加速、再加速,最终达到并突破第一宇宙速度,“蹦出”地心引力“五指山”,进入太空。

齐奥尔科夫斯基

120年前这个设想提出的时候,并没有停留在科幻的层面。齐奥尔科夫斯基提出了火箭运动的基本数学方程——大名鼎鼎的齐奥尔科夫斯基公式,从理论上证明了利用多级火箭可以进入太空。后来的事情大家都知道,多级火箭成为了去往太空的“专属座驾”并一直沿用到今天。

可能有小伙伴要问了,那发射直播中火箭抛掉的就是组成整箭的单级火箭吗?是,但不全是。除了单级火箭,火箭通常还要抛掉整流罩,露出它所搭载的航天器,方便航天器进入工作轨道。

火箭抛掉整流罩示意图

搭载了航天员的载人火箭就更复杂一些。我们以长征二号F火箭为例,发射过程中,它是这样“高空抛物”的:

飞船进入轨道时,航天员开始感受到失重的美妙,直播画面中的纸笔开始“放飞自我”。

火箭升空的时候会一节一节的掉下来,总的来说主要就是为了 节省能源。火箭的主要成分是外壳和推进剂,当推进剂喷射出来一部分后,其体积就会变小,就不需要那么大的外壳了,将外壳脱落一部分能够减轻火箭的重量,大大节省能源。

每种火箭分离的顺序,时间,高度,都由火箭的自重以及燃料的燃烧放热多少决定的,需要严格的计算,因此,火箭升空的壮观场面和复杂原理都是中国航天科技实力的辉煌展示。

**神舟十七号发射成功!中国航天事业再次巨大进步!**自2003年中国首次进行载人航天飞行以来,中国载人航天发射取得了30战30捷战绩,成为全球航天事业的新标杆。这一成就,不仅是对中国科技人员的肯定,也充分证明了中国的科技实力。我们坚信,在未来的航天事业中,中国必将取得更加辉煌的成就。

来源:航天科普大会

来源: 航天科普大会