為什么發(fā)射航天器必須使用多級(jí)火箭
多級(jí)火箭是由數(shù)級(jí)火箭組合而成的運(yùn)載工具。每一級(jí)都裝有發(fā)動(dòng)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(jí)開(kāi)始，每級(jí)火箭燃料用完后自動(dòng)脫落，同時(shí)下一級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)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(jí)火箭，僅供參考，歡迎閱讀。
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(shí)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(chǎng)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(shí)，它就飛離地球成為太陽(yáng)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(guò)第三宇宙速度時(shí)，它就能飛離太陽(yáng)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(huì)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(huì)受到科技水平的限制，但單純?cè)黾油七M(jìn)劑質(zhì)量也不行，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)質(zhì)量也會(huì)隨之增加。經(jīng)過(guò)航天先驅(qū)的研究和后來(lái)的大量實(shí)踐，科學(xué)家們認(rèn)識(shí)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(jí)火箭串聯(lián)起來(lái)，各級(jí)從下到上依次工作，每一級(jí)都會(huì)產(chǎn)生加速運(yùn)動(dòng)，從而使末級(jí)能夠達(dá)到需要的宇宙速度，這就是多級(jí)火箭原理。
由于每一級(jí)工作完畢后自行脫落，“死重”問(wèn)題得到很好解決，運(yùn)載火箭剩余部分的質(zhì)量比就會(huì)大大提高，對(duì)于加速和提高末速度都十分有利，而且多級(jí)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(shuō)，人類能夠順利進(jìn)入航天時(shí)代，多級(jí)火箭功不可沒(méi)。當(dāng)然，多級(jí)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(dòng)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(shí)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(jí)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(jí)入軌還只限于發(fā)射小衛(wèi)星。
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