[科普中国]-火箭发射：实现人类一飞冲天的梦想

一直以来，人类都渴望像鸟儿一样飞向高空，然后自由翱翔。随着科技的不断进步，人类发明的航天器终于帮助人类实现了一飞冲天的梦想。而在所有的航天器中，火箭的飞行速度和飞行距离都“名列前茅”。人类能够克服火箭发射过程中遇到的重重困难，并且能够攻克各种技术难关，足以体现出人类的智慧光芒。

为什么火箭很少偏离弹道

假如火箭不会受到任何因素的干扰，就会沿着既定的弹道飞行，将飞船或卫星送入预定的轨道中。不过在现实飞行过程中，火箭往往会受到各种因素的干扰，既然如此，为什么火箭能够按照预定的弹道飞行，很少会偏离弹道呢？

这是因为火箭在发射过程中，会受到制导系统的控制。

中国在“神舟八号”发射成功以前，所有的飞船发射都采用摄动制导，也就是预先设计理论弹道，火箭按照理论弹道飞行。如果火箭的飞行速度、位置与理论弹道存在一定的偏差，再根据偏差进行修正。在这种制导方式之下，火箭会一直朝着同一个固定的入轨点，因此它的入轨精确度和适应性都不是特别好。

“长征二号”火箭在发射“神舟八号”时，第一次使用了迭代制导方式，这等于给火箭前置更换了一个全新的“神经系统”。迭代制导是一种自适应制导技术，火箭在飞行过程中，能够根据自己的位置、速度和预定的入轨点自行调整习行轨迹。所以，迭代制导又被人们形象地称为“边走边算”。相比之下，摄动制导是为火箭规划好具体的飞行路径，而迭代制导是告诉火箭目的地，由火箭自己选择具体的路径。

中国火箭发射在采用迭代制导方式之后，火箭的入轨精确度得到了大大的提升。正是因此由于制导系统的存在，火箭才能够找到正确的弹道飞行，而很少出现偏离弹道的情况。

神舟八号

火箭上天后为什么没有“失联”

在火箭的发射过程中，指挥员经常会大声喊道：飞行正常、跟踪正常、遥测信号正常等指令。火箭明明已经上天了，指挥员又是如何做出这些判断的呢？

虽然火箭已经上天，但是不会和地面控制中心“失联”。人类发明的火箭遥测系统能够接收火箭的各种数据，指挥员正是通过观察、分析这些数据，才能够做出判断与指挥的。

什么是火箭遥测系统呢？这是一种将火箭与地面控制中心联络起来的远距离测量装置。所谓“遥”，就是指远距离；而“测”则是指测量。火箭遥测系统中的传感器、变换器，就像火箭的神经末梢，遍布于火箭的每一个部位。它们能够感应到火箭的所有部位，以及火箭的工作状况与参数，然后再将这些数据变换为电信号，最后通过遥测的调制器和发射机等装置，将信号传递给世界各地的航天指挥中心。

中国从“神舟六号”飞行任务开始，就在遥测系统中增加了图像传输设备，它能够将火箭发射过程中的图像实时传送到地面，从而让航天控制中心的工作人员能够更加直观地观测到火箭飞行的实时状态。这与之前的三维动画模拟火箭的飞行状态相比，有了质的提升。

如今，中国已经构建了陆基、海基、天基三位一体的航天测控网。在这些火箭遥测系统的监控下，就算火箭上天了也不会与地面控制中心“失联”。

机场雷达系统

如何确定火箭发射窗口

火箭发射时，火箭本身不会对时间有太多要求，不过当火箭用来发射航天器时，航天器就会对发射时间有特殊的要求。所谓发射窗口，就是指航天器允许发射的时间范围。

火箭的发射窗口有宽有窄，宽的窗口可以用小时或天来计算，窄的窗口则以秒来计算，有的窗口甚至要求零时差。在发射航天器时，必须通过精确的计算和综合的分析，最终确定发射窗口，为航天器和地面设备的准备及发射程度按捺提供依据。

那么，指挥员是如何确定火箭的发射窗口呢？主要有以下几种条件的限制：

首先是气象条件的限制，航天器发射时要尽量避开雷雨、暴雨等恶劣天气。

其次，航天器对地面观测也有一定的要求。如果航天器与天空的亮度相差不大，地面的跟踪测控就不太容易。所以，许多航天器的发射都会选择在天色暗黑的时候。

第三，地面目标光照条件也会对航天器的发射窗口产生影响。如果航天器运行轨道下方的地面目标光照不好，那么航天器上的遥感器就无法拍摄到地面目标的图像。

第四，当航天器进入轨道之后，身上的太阳能电池板必须被阳光照射到，这样才能及时发电，从而为航天器提供动能。

第五，航天器入轨后还必须保持与太阳、地球处于较好的相对位置上，这样才能够让姿态测量设备正常工作，并且确保航天器能够稳定飞行。

第六，在向其他天体发射探测器时，要让地球与被探测天体处于一个有利的相对位置上，从而让探测器能够精确省力地进入预定的轨道中。

最后，如果是返回型航天器，还必须考虑到它返回时的日照与气象条件。

火箭在太空中飞行

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