航天科普：火箭是如何高空“抛物”的？

10月26日11时13分，长征二号F运载火箭点火升空，随后顺利将汤洪波、唐胜杰和江新林3名航天员乘坐的神舟十七号载人飞船送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。

在看发射直播最令人心跳加速的是火箭升空的时候，一边“陪”航天员出征，一边紧张期待进入太空那一刻。但时间不会因为期待变快，火箭点火起飞、抛逃逸塔、抛助推器、抛火箭芯一级、抛整流罩、抛火箭芯二级……等等，为什么火箭发射时要抛掉这么多东西，还一节一节的？

长征二号F火箭结构示意图

大家可能知道，现在我们使用的都是多级火箭，是由多个单级火箭连接成的，所以是一节一节的样子。可能有小伙伴要问了，为什么要捆这么多节火箭呢？能不能“一节更比六节强”？

为了逃离地心引力，把航天员送入太空，火箭至少要飞到第一宇宙速度，也就是1秒飞过7.91千米的距离。受到目前的技术条件的限制，如果我们用只有一节的单极火箭，它最快能飞6千米/秒，达不到第一宇宙速度，逃不出地心引力的“五指山”。

怎么办呢？只要思想不滑坡，办法总比困难多。1903年，俄国科学家齐奥尔科夫斯基提出了我们现在使用的多级火箭的设想。发射时，最下方的一级火箭首先点火工作，火箭从静止开始不断地逐渐加速飞行。燃料耗尽后，一级火箭会被分离、抛掉，同时，二级火箭点火工作，这样，火箭能之前最高速度的基础上再次提速。就这样，各级火箭依次点火工作，用接力赛的方式让火箭加速、加速、再加速，最终达到并突破第一宇宙速度，“蹦出”地心引力“五指山”，进入太空。

齐奥尔科夫斯基

120年前这个设想提出的时候，并没有停留在科幻的层面。齐奥尔科夫斯基提出了火箭运动的基本数学方程——大名鼎鼎的齐奥尔科夫斯基公式，从理论上证明了利用多级火箭可以进入太空。后来的事情大家都知道，多级火箭成为了去往太空的“专属座驾”并一直沿用到今天。

可能有小伙伴要问了，那发射直播中火箭抛掉的就是组成整箭的单级火箭吗？是，但不全是。除了单级火箭，火箭通常还要抛掉整流罩，露出它所搭载的航天器，方便航天器进入工作轨道。

火箭抛掉整流罩示意图

搭载了航天员的载人火箭就更复杂一些。我们以长征二号F火箭为例，发射过程中，它是这样“高空抛物”的：

飞船进入轨道时，航天员开始感受到失重的美妙，直播画面中的纸笔开始“放飞自我”。

火箭升空的时候会一节一节的掉下来，总的来说主要就是为了 节省能源。火箭的主要成分是外壳和推进剂，当推进剂喷射出来一部分后，其体积就会变小，就不需要那么大的外壳了，将外壳脱落一部分能够减轻火箭的重量，大大节省能源。

每种火箭分离的顺序，时间，高度，都由火箭的自重以及燃料的燃烧放热多少决定的，需要严格的计算，因此，火箭升空的壮观场面和复杂原理都是中国航天科技实力的辉煌展示。

**神舟十七号发射成功！中国航天事业再次巨大进步！**自2003年中国首次进行载人航天飞行以来，中国载人航天发射取得了30战30捷战绩，成为全球航天事业的新标杆。这一成就，不仅是对中国科技人员的肯定，也充分证明了中国的科技实力。我们坚信，在未来的航天事业中，中国必将取得更加辉煌的成就。

来源：航天科普大会