[科普中国]-逐梦苍穹:天宫二号如何飞向太空？

宇宙无边、探索无限，人类向太空中发射的卫星、宇宙飞船、空间站等航天器，是人类逐梦苍穹 探索宇宙的重要方式。
航天器的发射为什么需要运载火箭？火箭是如何把航天器送上太空的？科学家们又将如何监测和控制航天器的飞行状态？要想了解这些问题，先要从火箭开始。

运载火箭的能力有多大，航天的舞台就有多大
只有火箭飞的足够快 载重足够多，才能把更强大的航天器送上太空。

由于地球引力的作用，航天器的飞行速度必须要达到每秒7.9千米的宇宙第一速度，才能形成和地球引力相平衡的力量。而这个速度，相当于一秒钟要围着体育场跑20圈。

短时间内要想达到这样速度，需要大量的燃料才能产生足够的推动力，运载火箭的起飞重量动辄几百吨，其实90%，甚至更多都奉献给了燃料。
以搭载天宫二号的长征二号F运载火箭为例，火箭的起飞重量大概500吨，而发动机、外壳、电缆等设备加起来也只有50多吨。
需要火箭运载的航天器的大小和重量差异很大，小型卫星只有几十千克，而天宫二号这样空间实验舱有8吨多重。
如果火箭运载的航天器比较重，仅靠单级火箭的推力，很难达到7.9千米每秒的速度
就需要增加火箭的级数和助推器的数量。
运载天宫二号飞船的“长征2F遥十一火箭”，采用的就是“两级半”构型设计。

在二级火箭的基础上，再捆绑了四个小火箭，也就是助推器。火箭发射时，助推器与第一级火箭在地面同时点火，飞行一段时间后，四个助推器会先关机，然后与第一级火箭分离。当第一级火箭的燃料全部用完后，一级火箭的外壳也会被抛到大气层化为灰烬。此时，二级火箭将在空中立刻点火，轻装前行，直至将飞行器送到预定轨道。
进入太空的航天器，就像是人类抛向宇宙的一个风筝。

虽然翱翔在远离地面数百公里的外太空，但每时每刻都在科研人员的掌控之中。
地面的航天测控系统就好像那条风筝线，一直在监测和控制着航天器的运行状态，航天器在太空飞行的过程中，分布在全国各地、甚至世界各地的地面监测站，组成了一个星罗棋布的航天测控网。可以不断的接收到航天器发送的信息，然后再送到航天测控中心，进行集中处理和决策。
航天器要在太空中工作几年甚者更长时间，要想一直保持和地面的时时联系，仅靠自身携带的电池是远远不够的。
航天器上的电力供应主要来自于太阳能发电，每一次航天器的发射，太阳能帆板能否顺利打开，都直接关系到航天器发射的成败。

火箭把航天器送上太空，太阳能帆板顺利打开、供电正常，地面测控系统与航天器保持时时联系，由此开始，科学家们借助航天器，开启了认识地球，探索宇宙的太空之旅。