宇宙航天漫談

時(shí)文衛(wèi)

遨游太空，探索浩瀚的宇宙，是人類千百年來(lái)的美好夢(mèng)想。1687年，牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中提出，如果物體的速度足夠快，則可以繞地球飛行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航天技術(shù)逐步使人類走出地球，飛向天空，進(jìn)入宇宙。

一、火箭技術(shù)

航天器要想飛上太空，就必須有足夠的能量克服地球的萬(wàn)有引力，即將能量轉(zhuǎn)化成物體的勢(shì)能。根據(jù)機(jī)械能守恒定律，航天器在地球表面的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成航天器在軌道飛行所具有的最小動(dòng)能和所具有的引力勢(shì)能。如果忽略發(fā)射過(guò)程中的空氣阻力，可得到三個(gè)宇宙速度：第一宇宙速度指在地面上發(fā)射航天器，能沿著地球的圓形軌道運(yùn)行的最小發(fā)射速度，即7.9km/s，第二宇宙速度是指在地面上發(fā)射航天器，能脫離地球引力場(chǎng)所需的最小發(fā)射速度，即11.2km/s，第三宇宙速度是指在地球表面發(fā)射航天器，不但要脫離地球的引力，還要脫離太陽(yáng)的引力的最小發(fā)射速度，即16.7km/s，以上三個(gè)速度從理論上證明了人類飛上太空的可能性，而火箭的發(fā)明使理論變成了現(xiàn)實(shí)。

19世紀(jì)末20世紀(jì)初，蘇聯(lián)的齊奧爾科夫斯基在他的經(jīng)典著作中，最早從理論上證明了用多級(jí)火箭可以克服地心引力進(jìn)入太空，他建立了火箭運(yùn)動(dòng)的基本數(shù)學(xué)方程，并首先提出使用液體推進(jìn)火箭的倡議。他預(yù)測(cè)了現(xiàn)代火箭的真實(shí)結(jié)構(gòu)，論述了關(guān)于液氫、液氮作為推進(jìn)劑使用于火箭的可靠性，并設(shè)想用新的燃料（原子核分解的能量）來(lái)作為火箭的動(dòng)力。

由于技術(shù)復(fù)雜，沒有工業(yè)化批量生產(chǎn)，火箭的制造與發(fā)射一直是個(gè)極其昂貴的工程，造價(jià)動(dòng)輒上億乃至數(shù)億美元。……