火箭上能坐人吗?
和战斗机一样,火箭也有载人火箭与无人火箭之分。我们都知道,人类的航天活动都发生在大气层内和近地太空中。因此,在低空是以飞机为代表的航空活动;在低空和高空之间则是空天活动,可以做环球航行,甚至环球旅行;到了近地空间,就是以卫星、飞船为代表的航天活动了。而把人或者东西送到这些地方去,靠的就是运载火箭。可见,运载火箭是飞机、飞船、卫星等的“摆渡车”,如果没有运载火箭,人类征服的范围还只在大气层以内呢!
作为航天运载工具,运载火箭实际上是一种多级火箭,一般由至少两级火箭组成。下面的一级叫第一级,第一级上面的那级叫第二级。两级以下的火箭的底部是推进系统,推进系统中间或上面才是有效荷载,包括要发射的飞船、卫星。有的火箭还有第三级,那么从低到高,依次叫第一级、第二级、第三级……推进系统一般由燃料系统和发动机组成,燃料系统存贮液体燃料和氧化剂,在发动机点火的时候供给发动机。发动机在点燃燃料和氧化剂的时候,产生了高温高压的燃气并高速向后喷出,在向后喷出燃气的时候,产生了向前的反冲力,这个反冲力就是火箭的动力来源。一级火箭的推进系统工作一段时间,把火箭加速到一个速度后,这级的发动机就停止工作了,然后这级箭体就和上一级箭体(第二级、第三级……)脱离,成为被抛弃的废壳。上面的火箭级继续工作,再次把“火箭+有效荷载”的整体加速到更高速度;再上一级也是如此……,直到顶层火箭的发动机工作完毕,有效荷载达到所要求的速度,箭体和有效荷载(卫星/飞船/探测器)也分开,卫星等随即进入预定轨道。整个火箭被一级一级地抛弃,因此火箭也是一种抛弃式运载工具。
根据上面说的航空、空天活动、航天活动的区分,航天火箭又可以分为不同的种类,发射不同的有效荷载:
能够达到大气层外,但还不能达到入轨速度的,叫“探空火箭”;能够把有效荷载以第一宇宙速度(大于7.9千米/秒)送到近地空间的,叫“近地轨道运载火箭”,发射通常几百到几千千米地球公转的“卫星”;
能够把有效荷载以第二宇宙速度(大于11.2千米/秒)发射出去的火箭叫“地球轨道转移(载人飞船和某些地球探测卫星、深空探测器)”;能够以地球同步转移轨道卫星运载火箭,也叫“对地静止卫星火箭”,同步转移卫星的“摆渡车”。
当然,不同种类的运载火箭也存在着一定联系,就是从低一级向高一级发展的:随着火箭发动机和火箭研制经验的积累,推力可以做得更大更可靠,火箭技术也积累更完备,这时从地球低轨的火箭发展到地球静止转移轨道卫星火箭;再进一步地,火箭的助推器等可以得到更有效地组合使用,地球静止转移轨道卫星火箭也可以发展为地球同步卫星火箭和对其他卫星或者月球乃至其它天体的探测。