航天科普：火箭是如何高空“拋物”的？

10月26日11時13分，長征二號F運載火箭點火升空，隨后順利將湯洪波、唐勝杰和江新林3名航天員乘坐的神舟十七號載人飛船送入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。

在看發射直播最令人心跳加速的是火箭升空的時候，一邊“陪”航天員出征，一邊緊張期待進入太空那一刻。但時間不會因為期待變快，火箭點火起飛、拋逃逸塔、拋助推器、拋火箭芯一級、拋整流罩、拋火箭芯二級……為什么火箭發射時要拋掉這么多東西，還一節一節的？

大家可能知道，現在我們使用的都是多級火箭，是由多個單級火箭連接成的，所以是一節一節的樣子。可能有小伙伴要問了，為什么要捆這么多節火箭呢？能不能“一節更比六節強”？

為了逃離地心引力，把航天員送入太空，火箭至少要飛到第一宇宙速度，也就是1秒飛過7.91 km的距離。受到目前的技術條件的限制，如果我們用只有一節的單極火箭，它最快能飛6 km/s，達不到第一宇宙速度，逃不出地心引力的“五指山”。

怎么辦呢？只要思想不滑坡，辦法總比困難多。1903年，俄國科學家齊奧爾科夫斯基提出了我們現在使用的多級火箭的設想。發射時，最下方的一級火箭首先點火工作，火箭從靜止開始不斷地逐漸加速飛行。燃料耗盡后，一級火箭會被分離、拋掉，同時，二級火箭點火工作，這樣，火箭能在之前最高速度的基礎上再次提速。就這樣，各級火箭依次點火工作，用接力賽的方式讓火箭加速、加速、再加速，最終達到并突破第一宇宙速度，“蹦出”地心引力“五指山”，進入太空。

120年前這個設想提出的時候，并沒有停留在科幻的層面。齊奧爾科夫斯基提出了火箭運動的基本數學方程——大名鼎鼎的齊奧爾科夫斯基公式，從理論上證明了利用多級火箭可以進入太空。后來的事情大家都知道，多級火箭成為了去往太空的“專屬座駕”并一直沿用到今天。

發射直播中火箭拋掉的就是組成整箭的單級火箭嗎？是，但不全是。除了單級火箭，火箭通常還要拋掉整流罩，露出它所搭載的航天器，方便航天器進入工作軌道。

搭載了航天員的載人火箭就更復雜一些。我們以長征二號F火箭為例，發射過程中，它的“高空拋物”如左圖所示。

飛船進入軌道時，航天員開始感受到失重的美妙，直播畫面中的紙筆開始“放飛自我”。

火箭升空的時候會一節一節地掉下來，總的來說主要就是為了節省能源。火箭的主要成分是外殼和推進劑，當推進劑噴射出來一部分后，其體積就會變小，就不需要那么大的外殼了，將外殼脫落一部分能夠減輕火箭的重量，大大節省能源。

每種火箭分離的順序、時間、高度都是由火箭的自重以及燃料的燃燒放熱多少決定的，需要嚴格地計算。因此，火箭升空的壯觀場面和復雜原理都是中國航天科技實力的輝煌展示。

自2003年中國首次進行載人航天飛行以來，中國載人航天發射取得了30戰30捷戰績，成為全球航天事業的新標桿。這一成就，不僅是對中國科技人員的肯定，也充分證明了中國的科技實力。我們堅信，在未來的航天事業中，中國必將取得更加輝煌的成就。

圖文來源：航天科普大會