“航天之父”齐奥尔科夫斯基曾说,地球是人类的摇篮,但人类不可能永久被捆绑在摇篮里。人类要想走出地球,首要需求脱节地球引力的捆绑,这就需求具有很大的速度,这个速度叫第一世界速度,它大约为7.9公里每秒。
众所周知,我国的高铁技能全球抢先,复兴号规划运营时速能到达350公里每小时,从北京到上海只需大约5个小时。可是,复兴号高铁相较于航天器,简直是小巫见大巫。这段旅程关于以第一世界速度飞翔的航天器来说用不到5分钟,可以幻想航天器的速度有多快了,航天器取得这么高的速度靠的是多级运载火箭。那么问题来了,单级火箭可不可以把航天器送上天?为什么要运用多级火箭呢?
说到火箭分级,不得不说到齐奥尔科夫斯基,让火箭飞向太空勘探世界便是他最早提出来的。这位科学家的奉献还不限于此,他还提出了闻名的火箭运动方程式(这个公式被后人称为齐奥尔科夫斯基公式,其奠定了火箭飞翔理论的根底),即火箭终究的速度等于火箭的喷气速度与火箭质量比的对数的乘积。
火箭的质量比是指火箭的原始质量与火箭的终究质量的比值。在通过一系列数学运算今后,他又指出,关于运用某种推进剂火箭来说,要使终究速度到达第一世界速度,火箭的质量比要十分之大,火箭的壳体即将做的十分薄,乃至比鸡蛋壳还要薄。如此严格的条件,还要耐受高温、高压、真空等恶劣作业环境,火箭升空真的很不容易。
运用单级火箭来进步火箭的质量比遇到了瓶颈,怎么进步火箭的质量比,便成为一个亟待处理的课题。齐奥尔科夫斯基为处理这一难题作出了奉献,提出了把火箭分级的计划。
通过把火箭分级,多级火箭在每级作业完毕后可以抛掉不需求的质量,进步了火箭的质量比,因而在火箭飞翔过程中,可以取得更好的加快功能,逐渐到达预订的飞翔速度。多级火箭各级发动机也是独立作业的,可以依照每一级的飞翔条件规划发动机,使发动机处于最佳作业状况,更好地进步了火箭的飞翔功能。
那是不是火箭的级数越高越好了?理论上的确如此,级数越高,意味着抛掉的剩余质量越多,火箭的质量比就越大,能到达的飞翔速度就越高。可是级数太多,每级之间的衔接和别离组织部分也要相应增多,这也会影响火箭的全体分量和强度,并带来一些杂乱的技能问题,可靠性也会下降。所以,现代火箭往往用两级、三级或四级火箭(四级火箭即末级火箭)来发射人造地球卫星。
总的来看,火箭现在是仅有能到达世界速度、脱节地球引力、进入世界空间的运载工具。火箭的分级可以进步火箭的质量比,然后进步火箭的发射速度,所以现在发射卫星运用的皆是多级火箭。