從“風(fēng)火輪”到現(xiàn)代火箭

韓吉辰

《西游記》中有很多千奇百怪的升天法術(shù)，最常見(jiàn)的是“騰云駕霧”。其實(shí)這是不科學(xué)的，因?yàn)樵坪挽F都是由細(xì)小水滴組成的，小水滴要比同體積的空氣重八百倍呢，本應(yīng)下落，只是依靠地面上升騰的熱氣流把它們托住了，所以依靠云霧上天是絕不可能的。在神仙的升天術(shù)中，只有哪吒三太子與眾不同，他把“風(fēng)火輪”踏在腳下，向下噴火，扶搖直上。想必作者是受煙花升天的啟發(fā)而想出這般裝備。

中國(guó)是世界上公認(rèn)的火箭故鄉(xiāng)，早在宋代人們就對(duì)火箭的基本原理有了一定的認(rèn)識(shí)，比如煙花中的“鉆天猴”，北宋時(shí)期在抗擊遼兵入侵時(shí)，士兵曾用火藥從箭尾燃燒噴射，以加大箭的射程，火箭一詞即由此而來(lái)。萬(wàn)戶飛天的故事更是載人航天的起源。

現(xiàn)代火箭的應(yīng)用包括軍用和民用兩大方面。你看，從民間節(jié)日焰火到各種探空火箭，直到將人類送上月球的巨型運(yùn)載火箭，從攻擊陸地、水面和空中目標(biāo)的各類導(dǎo)彈到攻擊太空目標(biāo)的反衛(wèi)星火箭武器，還有利用火箭助推的魚(yú)雷、靶機(jī)、滑車，火箭的應(yīng)用范圍非常廣泛。

搭載人類夢(mèng)想的太空天梯

航天與航空的不同，主要是看在地球大氣層內(nèi)還是在大氣層外，航空器諸如飛機(jī)、氣球和飛艇等的飛行都需要依靠空氣，而航天器不但能在空氣中飛行，還可以在太空中飛行。火箭是目前唯一能使物體達(dá)到宇宙速度，克服或擺脫地球引力，進(jìn)入宇宙空間的運(yùn)載工具。火箭的速度是由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作獲得的。火箭噴出的高速氣體給予火箭本體一個(gè)反作用力，即推力。在飛行過(guò)程中，隨著推進(jìn)劑的消耗，火箭的質(zhì)量不斷減小，速度不斷增大。

火箭的基本組成部分有推進(jìn)系統(tǒng)、箭體結(jié)構(gòu)和有效載荷，有控火箭還裝有制導(dǎo)和控制系統(tǒng)。推進(jìn)系統(tǒng)是火箭飛行的動(dòng)力源。固體火箭的推進(jìn)系統(tǒng)就是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，液體火箭的推進(jìn)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、推進(jìn)劑貯箱、增壓系統(tǒng)。

20世紀(jì)40年代以來(lái)，火箭得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。火箭的結(jié)構(gòu)日益龐大，系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，精度不斷提高。人造衛(wèi)星運(yùn)載火箭的質(zhì)量已由早期的幾噸提高到3 000多噸，火箭將進(jìn)一步向可靠性高、經(jīng)濟(jì)性好和多次使用的方向發(fā)展。目前，化學(xué)火箭仍將占有重要的地位，電火箭將進(jìn)入實(shí)用階段，太陽(yáng)能火箭和光子火箭研究也取得了新的進(jìn)展。

我國(guó)的現(xiàn)代火箭技術(shù)

我國(guó)現(xiàn)代火箭技術(shù)發(fā)展很快，已先后研制成功13種“長(zhǎng)征”運(yùn)載火箭。這些火箭分別從酒泉、西昌、太原三個(gè)發(fā)射中心起飛。長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭從1970年4月24日成功發(fā)射我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”后，迄今共執(zhí)行了200多次發(fā)射任務(wù)，其中將10艘“神舟”系列宇宙飛船送入太空軌道運(yùn)行。2007年10月24日，“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭還把“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星送上了預(yù)定軌道，成為我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展史上繼成功發(fā)射人造地球衛(wèi)星和載人宇宙飛船之后的第三個(gè)里程碑。

近些年，我國(guó)的運(yùn)載火箭技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，“長(zhǎng)征三號(hào)甲”運(yùn)載火箭因其高成功率和高可靠性，被譽(yù)為長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭“家族”中的“常勝將軍”。2007年10月30日，中國(guó)新一代運(yùn)載火箭產(chǎn)業(yè)化基地在天津開(kāi)工建設(shè)。新一代運(yùn)載火箭亦稱新型大推力運(yùn)載火箭，其型號(hào)命名為“長(zhǎng)征五號(hào)”系列。它具有三個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是推力大，能滿足發(fā)射不同用途的大型衛(wèi)星、宇宙飛船和空間站的需要，能夠承擔(dān)國(guó)內(nèi)外新型航天器的發(fā)射任務(wù)：二是無(wú)污染，換句話說(shuō)，新一代運(yùn)載火箭是無(wú)毒、無(wú)污染的“綠色”火箭：三是通用化，通過(guò)不同組合可滿足多種需求，降低制造成本。

當(dāng)新一代運(yùn)載火箭點(diǎn)火騰空時(shí)，那將標(biāo)志著我國(guó)和平開(kāi)發(fā)利用空間資源的能力邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

知識(shí)鏈接

世界上威力最強(qiáng)大的火箭

世界上威力最強(qiáng)大的火箭是美國(guó)用來(lái)運(yùn)載阿波羅飛船的“土星5號(hào)”，總高將近100米，相當(dāng)于30多層樓高，直徑也有10米，起飛時(shí)的總質(zhì)量超過(guò)3 000噸，相當(dāng)于一列滿載的火車。土星5號(hào)是三級(jí)火箭，由S-lC第一級(jí)、S-2第二級(jí)、S-4B第三級(jí)、儀器艙和有效載荷組成，它上面的部件多達(dá)200多萬(wàn)個(gè)，一秒鐘要燒掉三四輛大卡車裝的燃料。

第一套個(gè)人火箭裝置

墨西哥的發(fā)明家發(fā)明了世界上第一套個(gè)人火箭裝置。這套裝置名為“火箭帶”，價(jià)值13萬(wàn)英鎊，由過(guò)氧化氫提供動(dòng)力，在800馬力火箭的推動(dòng)下，它能以每小時(shí)60英里（約96千米）的速度讓使用者體驗(yàn)鳥(niǎo)兒自由飛翔的感覺(jué)。但目前這個(gè)裝置只能飛行幾十秒鐘，發(fā)明者正在進(jìn)一步改進(jìn)。為了彌補(bǔ)這一缺憾，飛行愛(ài)好者在購(gòu)買(mǎi)它的同時(shí)，還將獲贈(zèng)一個(gè)無(wú)限自造火箭燃料的特殊裝置。