登陆注册
15420000000031

第31章 运载火箭

叮叮、当当驾驶着“陆地蟹001”漫游在空中。突然,传感器发出了呜呜的警报声。一个长长的托着红尾巴的怪物,向“陆地蟹001”冲来。

“陆地蟹001”猛一转弯,怪物擦身而过,窗外涌起一阵热浪。叮叮立刻拿起魔盒高喊:“魔盒千机变!”顿时,万能电子魔盒化为两架航空摄影机对怪物跟踪拍摄,并把拍摄的信息传输给智多星爷爷。智多星爷爷很快反馈回信息:“这是现代化的航天运输工具—运载火箭。”

火箭实际上是一种无人驾驶的飞行器。过去它曾经被人们用来达到各种目的,如气象学中可用火箭驱雹;军事上用火箭轰击敌方;节日庆典施放火箭焰光,等等。火箭(过去称启花或穿天猴)的原理就是动量守恒原理,作用力与反作用力成对出现的结果便产生推力而运行。火箭最早被用于军事是“二战”时期德国V-2火箭。以后各国都将火箭用于战略战术目的。本文主要介绍用于宇宙航天方面的运载火箭。运载火箭又称空间运载工具。它的任务是把有效载荷(如人造地球卫星、宇宙飞船、星际探测器、太空轨道站等)送入空间轨道,去执行它们各自的使命。

从20世纪50年代中期到现在,世界各国研制的运载火箭不下数十种。它们大小不等,形状各异,但就结构形式来说是多级组合。组合方式基本上可以分为两大类,一类是各级首尾相接的串联式运载火箭;另一类是下面两级并联,上面一级串联的串并混合式运载火箭。

整个运载火箭是由箭体结构、动力装置和控制系统三大部分组成的。

1.箭体结构

箭体结构是运载火箭的骨架,它包括头部的有效载荷整流罩、仪器舱、推进剂贮箱和尾段,有的大型运载火箭还有尾翼。箭体结构的主要功用是装置有效载荷、控制系统的仪器设备、发动机和推进剂等,并按要求把组成运载火箭的各部分连接成一个结构紧凑、外形理想的整体。

2.动力装置

动力装置包括发动机和液体推进剂输送系统。它能产生强大的推力,使运载火箭达到预定的速度,从而把有效载荷送入宇宙空间。运载火箭所用的发动机都是火箭发动机。这种发动机的主要特点是不需空气中的氧气作氧化剂,完全依靠自身携带的推进剂(氧化剂和燃烧剂的总称)而独自工作。所以,火箭发动机能在真空条件下使用,这也就是运载火箭能胜任空间载运任务的主要原因。火箭发动机按所用推进剂的不同,主要分为液体推进剂火箭发动机和固体推进剂火箭发动机两种。不论哪一类,组成运载火箭的各级火箭发动机可以都用液体推进剂,或都用固体推进剂,也可以由固体推进剂和液体推进剂的火箭发动机混合组成。

火箭发动机的结构主要包括燃烧室和喷管。工作时,推进剂就在燃烧室内燃烧,产生高温高压燃气,以高速度从喷管排出,这就产生了推力。若是燃烧室或喷管制成可摆动的,或是采用其他方法改变推力方向,则可产生控制力和力矩,起控制系统执行机构的作用。

3.控制系统

火箭的控制系统包括制导系统、姿态控制系统、电源及配电设备等。它的任务就是控制运载火箭保持一定的姿态,按预定的轨道飞行。运载火箭的制导系统通常为惯性制导和无线电制导。惯性的制导是依靠运载火箭上的仪器设备,通过测量火箭的加速度,算出高度和速度等运动参数,来控制火箭按预定弹道飞行。其主要设备是陀螺仪、加速度表和计算机等。无线电制导是由地面雷达等无线电设备测出运载火箭的方位和速度,经过计算比较,得出修正飞行误差的指令并送到火箭上,再由火箭的控制系统,通过执行机构产生控制力和力矩,使运载火箭保持姿态稳定并按预定弹道飞行。

4.其他系统

除上述介绍的各部分外,运载火箭还包括各级间的、有效载荷与末级火箭间的整流罩的分离系统。

运载火箭的大小是由飞行任务要求的有效载荷和飞行轨道决定的。飞行轨道相同,有效载荷越大,起飞重量越大,有效载荷不变,飞行轨道越高,起飞重量越大。由于卫星和飞船等空间飞行器的轨道都比较高,重量较大,所以运载火箭都是一些身高体重的庞然大物。它们的重量少则几十吨,一般为一百多吨到几百吨,重的可达二三千吨。高度一般在30米左右,大的有40~50米,有的可达100多米。粗直径在1米以上,一般为3米左右,最粗的可达10米。通常,有效载荷占运载火箭起飞重量的1%~2%。就是说,发射一颗一吨重的人造卫星,运载火箭就得有50~100吨重。这与飞机等运输工具相比,其运输效率是不高的。

那么火箭是怎样发射的呢?

运载火箭从地面发射起到把有效载荷送入预定轨道止,称为发射阶段。在这一阶段所飞经的路线就叫做发射轨道。发射轨道一般分为加速飞行段、惯性飞行段和最后加速段三部分,下面,就以三级运载火箭发射轨道人造卫星为例,介绍一下典型的发射过程。

发射前,运载火箭最后检验合格、准备完毕,载着卫星耸立在发射台上,由地面控制中心倒计时数到零便下令使第一级火箭发动机点火。在震天动地的轰鸣声中,火箭拔地而起,冉冉上升,加速飞行段由此开始了。经过几十秒钟,运载火箭开始按预定程序缓慢地向预定方向转弯;100多秒钟后,在70千米左右高度,第一级火箭发动机关机、分离;第二级接着点火,继续加速飞行。这时火箭已飞出稠密大气层,可按程序抛掉卫星的整流罩。在火箭达到预定速度和高度时,第二级火箭发动机关机、分离,至此加速飞行段结束。随后,运载火箭靠已获得的能量,在地球引力作用下开始惯性飞行段,一直到与卫星预定轨道相切的位置止。此时,第三级火箭发动机点火工作,开始了最后加速段飞行。当加速到预定速度时,第三级发动机关机,卫星与火箭分离,进入预定轨道。至此,运载火箭的运载使命就全部完成了。

随着科技的发展,人类将不断加速寻找适合自己生存的新空间,有效利用太空资源已成为世界各国持续发展的重要途径之一,这就需要研制高效运行、发射费用低廉的新型航天运输系统。在研制主流运载火箭的同时,各国都在积极发展针对军用快速发射要求研制的小型火箭、空射火箭,以及针对载人登月需求发展的重型火箭。

随着科技的飞速发展和各方面条件的成熟,普通人进入太空旅游已不再是梦想。从广义上来说,太空旅游至少有4种途径:飞机的抛物线飞行、接近太空的高空飞行、亚轨道飞行和轨道飞行。抛物线飞行并非真正意义上的太空旅游,它只能让游客体验约半分钟的太空失重感觉。接近太空的高空飞行也非货真价实的太空旅游,但它能让游客体验身处极高空才有的感觉。当游客飞到距地面18千米的高空时,便可看到脚下地球的地形曲线和头顶黑暗的天空,体会到一种无边无际的空旷感。亚轨道飞行能让游客产生几分钟的失重。轨道飞行才是真正意义上的太空旅游。实现轨道旅游的工具目前主要是国际空间站,可供游客到达空间站的“客车”主要是俄罗斯“联盟”飞船和美国航天飞机。

“太空游”将来还能有丰富的项目呢!2007年6月29日,由美国旅馆业大亨罗伯特·比奇洛投资建造的“太空旅馆”二号试验舱—“创世二号”,由俄罗斯“第聂伯”重型运载火箭发射升空并顺利进入预定轨道。比奇洛表示,2012年前,公司将发射首个载人太空舱;而到2015年前,他拥有的世界上第一个私人商业“太空旅馆”将全面开张。

美国工程师也提出,用轻型充气材料建一个长期绕地飞行的舱体。乘“电梯”上太空将来也许不再是幻想。部分美俄专家正探索用纳米材料制造“太空电梯”。“电梯”吊索一端固定在陆地或海面的平台上,另一端紧抓在距地约3.6万千米、与地球同步飞行的航天器上。这种研究的最终目标是让人和货物在太阳能驱动的“电梯”中升降上万千米。

同类推荐
  • 奥秘世界4

    奥秘世界4

    地球的年龄是多少?百慕大为什么被称为“魔鬼三角”?为什么会有“水往高处流”的现象?动物有哪些特异功能?鲸鱼为何会“集体自杀”?人类的寿命极限是多少?“法老的诅咒”为什么一再应验?比萨塔为什么斜而不倒?在人类的科学尚不发达时,人们囿于知识的局面限,对自身及周围的种种现象,只能靠主观的猜测与揣摩;当人类的科学知识水平获得空前大发展以后,很多过去遗留的难题,都做出了科学合理的解释,同时又发现了更多的有关这个世界目前仍无法解释的奥秘。本书内容正是从全新的角度,把这些奥秘加以系统地、有重点地展示。通过描述种种奥秘的现象与谜底,青少年朋友可以得到许多新奇有趣的知识。
  • 中外戏剧文学故事(上)

    中外戏剧文学故事(上)

    为了让广大读者,尤其是青少年读者朋友,参够在有限的时间里阅读最优美的文学名著篇章,我们精心选编了这本《中外文学名著故事总集》,它将世界公认的最具代表性的文学名著,一一改编成故事形式,文字尽量通俗易懂,内容尽量保留精华,以使广大读者可以通过最简捷的形式,畅快阅读中外文学名著的精华。
  • 像福尔摩斯一样思考

    像福尔摩斯一样思考

    福尔摩斯的侦探推理故事,在中国家喻户晓,影响着一代又一代人,尤其是令无数小朋友为之倾倒。当然,你可能不是个侦探迷,也不想成为什么推理高手,然而,拥有一种用洞察力穿透事物表象的天资禀赋、一种用推理力挖出事实真相的识别能力,对你而言是大有好处的。《像福尔摩斯一样思考》精选的侦探推理故事,不但有助于大脑思维的系统锻炼,有助于吸收智慧的精华,还能够培养孩子对推理的兴趣,献给他们一个趣味十足的世界。
  • 倒霉蛋阿歪——男生就是挨整命

    倒霉蛋阿歪——男生就是挨整命

    《倒霉蛋阿歪》系列丛书围绕主人公阿歪展开情节,分别讲述了阿歪在学校、家庭中遭遇到的种种事情,突出反映了小学校园里学生之间、师生之间的有趣情境,以及家庭生活中父母和孩子之间的相处艺术,反映了现代小学生群体活泼灵动的生活面貌及可爱无矫饰的个性特征。故事幽默搞笑,其中不乏关于善良、友谊、家庭教育、学习、成长等启示。
  • 珍珠泪

    珍珠泪

    小女巫佳米在10岁成巫礼前被一向疼爱她的女王赶出巫国,来到人间。女王告诉她,要重回巫国,必须在人间找到一颗红褐色珍珠。佳米在人间认识了许多好朋友,然而一场来自妖界的阴谋也渐渐在人间实施。女巫洛可来到人间帮助人类,和妖王展开了一系列斗争,并揭开了佳米的身世之谜。而佳米的好朋友宋妍和王子幕,一样有着特殊的身世。在和妖王的斗争中,正义最终战胜邪恶,和平的阳光普照大地。佳米对人间产生了深深的依恋,她再也不舍得离开人间,可是她却肩负巫国的使命……
热门推荐
  • 瓶邪

    瓶邪

    这是我为三叔写的新大结局,也是我心中最完美的结局
  • 绣花王爷:杀手王妃不好惹

    绣花王爷:杀手王妃不好惹

    她是二十一世纪的杀手。穿越来的第一天,便莫名卷入一场杀戮。之后她成了相府的六千金上官无敌,名字无敌长相无敌才学无敌,穿过来摊上个好皮囊!可这样无敌的女人,泱泱南疆竟无人敢娶!结果,她被逼嫁给天下第一美男的王爷!相传绣花王爷吃喝玩乐样样精,才华横溢不沾边,白长了一张漂亮的脸!
  • 斗罗大陆之传说

    斗罗大陆之传说

    世间最强超帝皇进入斗罗大陆,会发生什么,敬请期待。因作者是学生所以只能在每周末更新一片,请多包容。^-^(及:斗罗大陆1就是我现在创作的部分只是前言,不会有太多的情节改编,请多包容)
  • 末日之乘云渡末世

    末日之乘云渡末世

    一个为母报仇而开始的故事不11但有真爱不11但有真情
  • Alonzo Fitz and Other Stories

    Alonzo Fitz and Other Stories

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 腹黑傻王:废材王妃太妖孽

    腹黑傻王:废材王妃太妖孽

    一朝穿越,从金牌杀手——冷,变成了夜家人人欺负的大小姐夜洛音,还被第一眼见到的傻王给倒腾的吐血!嘿!能不能不要这么玩我!她招谁惹谁了呀故事小梗概:“娘子亲亲,卿儿饿,卿儿要吃奶奶”某王天真无邪的要吃奶奶,动手扒拉了起来“喂,卿儿,你别扯我腰带啊!哎,别扒!别扒!阿西吧~~丫是不是搞笑来的!”啊,某女真是要疯了,动手打了某王脑袋一下,真是的,在人家这几个帅哥面前,能不能不要这么不要脸,知不知道人的心脏承受能力有限,这么下去,还能不能让娘子带着你愉快的玩耍了!然而…某一天,夜洛音心累的对着床幔哀嚎……这个在自己身上一边驰骋,一边笑的春心荡漾、魅惑的让人喷鼻血的是哪个犊子!说好的傻王呢!!
  • 穿越之幽魅惑夫

    穿越之幽魅惑夫

    幽魅一个拥有高智商的天才。魂归异世身赋绝世武功身怀天下第一的医术和毒术。在几年内就建立了叱咤整个殷商皇朝的幽魅山庄。一张众脸走江湖竟无人知道在她那张平淡无奇的容颜下竟是一张更胜天仙的绝世容颜。明明现在长的就像是见一次忘一次的路人甲脸为何还会招惹到那么多人。
  • 丹道邪仙

    丹道邪仙

    他出身豪门,本应享尽荣华。却尝遍了人情冷暖,世态炎凉。韩家的深宅大院,极尽奢华自从他出生好似就与他没有任何的关系。而这一切。都只因为他是一个失宠小妾的儿子。然而上天却依然觉得这般凄惨的生活不够苛刻,年少的他又痛失慈母。在仇恨与伤痛中,他艰难的成长了起来,在经过精密的谋划下,他终于报的母仇。却也因此惹得家族震怒,在穷尽的追杀中,他意外的凭借母亲所留下的唯一遗物而进入残酷诡诈的修行界。在修行界,他再一次的认清了世态的残酷无情,看他如何凭借逆天灵宝与机智的钻营而最终成宗成祖,寻找到一条属于他自己的道……………………………………………………………………枕头新书,迫切希望书友们支持。同时枕头保证,这本书绝对完本。另外枕头建了个群:112722469希望有兴趣的朋友来指点一下!~拜谢!
  • 爱在彼端

    爱在彼端

    他想要……让她幸福,想要夺回她失去的笑容,想要化解她心中冰雪肆虐的痛苦,但是,他该怎么做?如果使她痛苦的起源是他……他也能选择了离开这个冰雪覆盖的国家,离开她,但是他的离开,绝不等于放弃……彼端的花语,是他对她至死不渝的诺言——“呐……永远在一起吧……”她不懂,自己是否应该存在……父不详的私生女,母亲的躁郁症,背负着的怨恨,背负的痛苦,背负的罪孽,一切的一切,重得要让她喘不过气来,这样不洁的自己,能配得上天使般洁白无瑕的他吗?不,她只能选择将自己沉入黑暗中,拒绝他的靠近与拯救,但命运却又……将她与他再度连接在一起——“我已经,没有去爱的资格了吧……”
  • 真是如何修的

    真是如何修的

    看看主角如何穿越地球,拯救世界,修真,升级,召唤,灵术,斗气,魔法,样样精通,主角不仅拯救了世界,还拯救了这个宇宙,看主角如何升级练功,拯救宇宙。