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神奇的天梯——火箭的介绍什么?

发布时间:2019-11-16 15:55 来源:未知 编辑:admin

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  火箭应具备这样两个基本特点:第一,有强劲的推动力,可以达到宇宙速度,挣脱地球、太阳的引力;第二,在没有空气的太空,它的发动机可以照常工作。

  为了寻找这一登天的“天梯”,现代火箭的先驱们进行了不屈不挠的探索。到20世纪40年代火箭终于诞生了。现代火箭技术是直接受我国古代火箭启发制成的。

  举世公认,火箭的发源地是中国。一千多年以前的中国人就发明了一种武器,将装有火药的竹筒绑在箭杆中部,当点燃导火索以后,火药急剧地燃烧,猛烈地向后喷出烟雾,箭体受到一个向前的推力,冒着烟向敌方阵地飞去。人们称这种武器为“火箭”。火箭比其他箭飞得更快、更远,杀伤力更大。我国明朝时期是古代火箭发展的鼎盛时期。当时的火箭已经发展到十几种,而且还研制成多级火箭,这是火箭发展史上意义重大的突破。

  在火箭发展史上,我国做出过杰出的贡献。但是在漫长的封建社会中,火箭技术没有得到发展,那些闪光的思想便被埋没了。西方国家在掌握了原始的火箭技术后,却走在了现代火箭发展的前列。

  现代火箭理论的奠基人是俄国的齐奥尔科夫斯基。他出生于俄罗斯的一个小镇,10岁的时候不幸得了严重的猩红热,病愈后失去了听觉。他不得不呆在家里自学,后来当上了中学教师。在39岁时他开始系统地研究火箭。1903年,他发表了名为《乘火箭飞船探索宇宙》的著名论文,文中提出了液体火箭的理论。

  他认为以往的火箭都是使用固体燃料的,这种燃料一旦点燃就无法控制。在星际航行中火箭的推力应该像油门一样可以调节,于是他大胆地设想用液氧做氧化剂,和燃料煤油一起作为推进剂,由一个泵调节进入燃烧室推进剂的分量。

  这篇论文指出了人类的宇航之路,因此俄国人称他为“火箭之父”。由于当时的技术条件和时代背景的制约,这些理论成果并没有在试验方面得到支持,在他的有生之年也未能造出一枚具有现代特征的火箭。

  20年后,才有一个名叫哥达的美国人开始试制齐奥尔科夫斯基的液体火箭。1919年哥达发表了论文《到达真空的方法》,论述火箭可以在没有空气的宇宙间飞行。1920年开始试制液体火箭,这件工作难度极大,他费尽了心血。1926年3月16日他成功地发射了世界上第一枚液体火箭,这支火箭在25秒内升高了12米,飞行了56米。

  在第二次世界大战中,由于战争对武器的需要,促进了火箭的发展。第二次世界大战中,法西斯德国首先研制了液体火箭,命名为V-2,火箭全长14米,直径1.65米,总重量为5.4吨。火箭的最前端是重达1吨的装着炸药的弹头,射程是330千米,飞行速度是6倍音速。

  1944年9月的一个夜晚,德军从被占领的荷兰向英国伦敦发射了这种V-2火箭,不久伦敦市区警报声四起,火光冲天,巨大的爆炸声震耳欲聋。伦敦的防空部队打开了所有的探照灯,把黑夜照得如同白昼一样。奇怪的是空中没有一架敌机。后来才查明,这次袭击伦敦的不是德国的飞机,而是一种叫做V-2导弹的新式武器。它在荷兰海岸发射,几分钟就可以飞越英吉利海峡击中伦敦。

  1945年5月7日,德国宣布无条件投降,德国被盟军和苏军占领。美军捷足先登,将德国的150名高级研究人员,以及整批V-2零件,迅速运回美国。前苏联也不甘示弱,但他们毕竟晚了一步,只带走了一些一般工作人员,不过他们带走了所有的设备。相当于搬走了一个完整的V-2工厂。后来美国和前苏联的巨型火箭,与V-2都有着密切的关系,也可以说得自V-2的真传。人们开玩笑说,“美国和前苏联的火箭在空中相遇时都用德语打招呼”,正形象地说明了这一历史。

  自此之后,苏美两国展开了激烈的太空争夺战,这场战争的核心部分就是火箭的竞争。1955年前苏联制造了一种可以携带核武器的导弹,具有很大威力。这时前苏联的火箭技术已领先于美国。1957年10月4日,前苏联在科努尔发射场上,用一枚代号“T3A”的运载火箭成功地将一颗人造地球卫星送入轨道。

  这些消息使美国震惊,也使美国最终批准了卫星计划。从那时起美国科学家迅速地研制出了一系列火箭。1969年7月登月计划成功实现。这无疑显示了美国火箭在飞行准确和安全方面的领先水平,也说明了美国在太空领域取得了优势。1971年,美国又成功地发射了绕火星飞行的人造卫星,此时人类已达到并能够准确地把握第二宇宙速度。1987年,“先锋者10号”成为第一颗飞离太阳系的人造天体,火箭对速度的超越才告一段落。

  火箭要能在空中飞行,必须解决两个问题:燃烧时所需要的氧气何来?前进的推力由何而来?

  燃烧是一种化学反应过程,必须有燃料和助燃剂。由于人们所熟悉的燃烧都是在空气中进行,无需提供特别助燃的氧气,于是便想当然地认为,只要有燃料就可以燃烧了,忽视了助燃剂的作用。飞机的喷气发动机只需携带汽油,发动机工作时从空气中获取助燃剂——氧气。那么要使这种发动机在真空中工作,必须自己携带氧气。

  火箭的发动机既携带有燃料,又携带有助燃剂。两剂合在一起称作推进剂。火箭只有携带自己全部的“口粮”才能在太空中飞行。当然它也可以在大气层中飞行。

  第二个问题是如何获得“推力”。牛顿第三定律告诉人们:当甲物体对乙物体施加一个作用力时,乙物体也必然同时对甲物体施加一个反作用力,这两个力大小相等,方向相反。自然界中最形象的例子是章鱼,当它遇到危险逃跑时,就急剧收缩自己身体内一个盛满液体的内套,液体受到挤压后,由身体后面的一个喷口射出,与此同时喷出的液体也给章鱼一个向前的推力,章鱼便像箭一样向前逃跑了。

  火箭发动机的原理与此类似。推进剂在火箭发动机的燃烧室内燃烧生成高温高压的气体,气体由喷口高速向后喷出,与此同时,火箭受到一个向前的推力。燃烧持续进行,连续向后喷气,火箭便受到连续不断的推力,在此推力的作用下,火箭速度不断增大,竖直升空,冲出大气层。

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