北京时间3月27日6时51分,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将云海三号02星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。值得一提的是,本次发射任务所使用的长征六号改运载火箭,是一种典型的多级火箭。那你知道为什么运载火箭多为多级火箭吗?一起来读一读今天的科学故事吧!
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开开和心心的火箭模型终于拼好了,心心将火箭放在发射台上,兴奋地叫道:“点火,一飞冲天!”
“哟,这么快就拼完了,不错不错!”爸爸放下手中报纸,走过来看着拼好的火箭笑道,“爸爸这有个小问题要考考你们,为什么航天用的火箭都是多级的?”
“当然是为了摆脱地球引力飞向太空啦!也就是第一宇宙速度。”开开将课上学到的知识说了出来。
“什么是第一宇宙速度?”心心不解道。
“科学家们定义了三种宇宙速度。第一宇宙速度为7.9千米/秒,是人造卫星围绕地球表面作圆周运动时的速度。第二宇宙速度为11.2千米/秒,是航天器脱离地球引力场所需的最低速度。第三宇宙速度为16.7千米/秒,是航天器脱离太阳引力场所需的最低速度。”开开解释道,“所以如果想摆脱地球引力飞进太空就要达到7.9千米/秒。而目前的单级火箭最快速度并不能达到第一宇宙速度,因此就需要多级火箭多次推动火箭飞行,达到速度要求进入相应轨道。”
“原来是这样的呀!那我们这个就是多级火箭吗?”心心指着拼好的火箭问道。
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“心心拼的这个火箭是我国的长征一号火箭,它是一款三级火箭。”爸爸指着火箭相应部位解释道,“由下到上依次是一级、二级和三级,每个子级都具有各自的发动机及燃料。而要发射的卫星就装在最顶部这个区域,包裹卫星的这个区域被叫做整流罩,用于保护卫星在穿出稠密大气层的过程中不受损伤。”
“那这些子级是如何工作的呢?”心心再问。
“多级火箭升空采用的是逐级脱落的方式。最开始工作的是位于底部的一级火箭,它将推动火箭升空,上升到一定高度后,一级火箭内燃料烧尽,此时一级火箭就会从火箭上脱落,同时二级火箭的发动机点火。这样火箭每烧完一级就会脱落一级,最终将卫星送入预定轨道。”爸爸解释道。
“一级级脱落?那火箭不是越飞越小么?”心心指着火箭,“最后就剩下个头呀!”
“就连这个头最后也会一分为二,脱离卫星的。”开开张开手臂笑道,“不然卫星怎么张开它的翅膀遨游太空呢!”
“你可以将火箭理解为一个会变质变速的飞行器。在火箭升空的过程中,随着燃料耗尽及子级逐级脱落,火箭的质量会越来越轻,速度也会越来越快。这样就可以飞出大气层进入太空,甚至脱离地球引力场,访问其他星球。”爸爸再次解释道。
“原来是这样,我明白啦!”心心点头道,“多级火箭就是利用分级分次推动火箭前行,并不断减轻重量以获得更高的速度。”
“没错,目的就是为了提高火箭的连续飞行能力与最终速度。”爸爸笑道,“你的火箭要准备飞天了吗?”
“火星,GO!”心心将火箭从发射器上举起,模拟它进入天空,驶向目的地火星。
【知识卡】多级火箭
目前航天中的运载火箭多为多级火箭,多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具。每一级都装有发动机与燃料,从尾部最初一级开始,每级火箭燃料用完后自动脱落,同时下一级火箭发动机开始工作,使飞行器继续加速前进。
多级火箭采用逐级脱落是为了提高火箭的连续飞行能力与最终速度。随着燃料耗尽及子级逐级脱落,火箭的质量会越来越轻,速度也会越来越快。这样就可以飞出大气层进入太空,甚至脱离地球引力场,访问其他星球。