基本介紹
- 中文名：火箭發射
- 外文名：rocket launching
- 類別：航天運載工具
- 套用：探空、發射人造衛星、載人飛船等
火箭發射簡介,火箭用途,發展概況,
火箭發射簡介
火箭是以熱氣流高速向後噴出，利用產生的反作用力向前運動的噴氣推進裝置。它自身攜帶燃燒劑與氧化劑，不依賴空氣中的氧助燃，既可在大氣中，又可在外層空間飛行。火箭在飛行過程中隨著火箭推進劑的消耗，其質量不斷減小，是變質量飛行體。
火箭發射原理
火箭發射原理發射火箭由地面控制中心倒記數到零便下令第一級火箭發動機點火。在震天動地的轟鳴聲中，火箭拔地而起，冉冉上升。加速飛行段由此開始了，經過幾十秒鐘，運載火箭開始按預定程式緩慢向預定方向轉變，100多秒鐘後，在70公里左右高度，第一級火箭發動機關機分離，第二級接著點火，繼續加速飛行，這時火箭已飛出稠密大氣層，可按程式拋掉衛星的整流罩。在火箭達到預定速度和高度時，第三級火箭發動機關機分離，至此加速飛行段結束。隨後，運載火箭靠已獲得的能量，在地球引力作用下，開始慣性飛行段，直到與預定軌道相切的位置止。此時第三級火箭發動機點火，開始了最後加速段飛行。當加速到預定速度時第三級發動機關機。火箭的運載使命就全部完成了。
火箭飛行所能達到的最大速度，也就是燃料燃盡時獲得的最終速度，主要取決兩個條件：一是噴氣速度，二是質量比（火箭開始飛行時的質量與燃料燃盡時的質量之比）。噴氣速度越大，最終速度就越大，由於現代科學技術的條件下一級火箭的最終速度還達不到發射人造衛星所需要的速度，所以發射衛星要用多級火箭。
火箭的級數不是越高越好，級數越多，構造越複雜，工作時間的可靠性就越差。火箭和噴氣式飛機一樣都是反衝的重要套用。為了提高噴氣速度，需要使用高質量的燃料。當燃氣從細口噴出時或水從彎管流出時。它們具有動量由動量守恆定律可知，盛燃氣的容器就要向相反方向運動。火箭是靠噴出氣流的反衝作用獲得巨大速度的。
火箭用途
現代火箭可用作快速遠距離運送工具，如作為探空、發射人造衛星、載人飛船、空間站的運載工具，以及其他飛行器的助推器等。如用於投送作戰用的戰鬥部（彈頭），便構成火箭武器。火箭是目前（截止2009年）唯一能使物體達到宇宙速度，克服或擺脫地球引力，進入宇宙空間的運載工具，而火箭的速度是由火箭發動機工作獲得的。
發展概況
歐洲先進火箭發射系統
歐洲先進火箭發射系統(EARL) 是一種載人的垂直起飛、水平著陸的兩級航天運輸系統。它是自1986年起由西德道尼爾公司根據與聯邦研究技術部簽訂的契約進行研究的一種方案，1988年這一方案取名為EARL2。這項研究工作所要達到的目標是為研製阿里安5和使神號以後的歐洲航天運輸系統奠定基礎。
早在1982-1985年間，歐空局曾對阿里安4和阿里安5之後的航天運輸系統FLS(未來的發射系統)進行過審查。當時，道尼爾公司負責系統分析、規劃及技術要求的認定工作。1985年歐空局放棄了這個研究項目。EARL的研究工作就是在1982-1985年研究工作的基礎上進行的。
EARL族由可重複使用的帶翼第一級和根據不同任務而匹配的兩種不同的上面級組成，一種是帶翼的可重複使用的上面級，它用於載人；另一種是用於運送大型有效載荷的上面級。EARL的基本型具有可重複使用性，全部使用液氫液氧高能推進劑，庫魯發射場現有的發射設施幾乎都能適用。載人上面級又稱作軌道器，主要用於對空間站和共軌平台進行日常補給、設備的更換及回收專門有效載荷。而重型有效載荷（如建造空間站用的大型結構件和增壓艙或執行星際探測任務的衛星）不需要回收，所以可採用廉價的一次性使用的上面級。
多管火箭發射系統
多管火箭發射系統(MLRS)是北約研製的一種高機動自動火箭系統。它可在各種氣候下晝夜進行發射，主要用於攻擊炮兵連、反火箭連、防空集結地、卡車、輕型裝甲車、人員輸送車及支援部隊。裝有12枚火箭的一輛發射車的火力可摧毀一個炮兵連或相當一個炮兵連的等值目標。MLRS目前已裝備美國、英國、法國、西德和義大利的陸軍。海灣戰爭中多國部隊用MLRS對伊拉克的許多軍事目標發動襲擊。 MLRS由自行發射/裝填車、後勤保障車、帶不同彈頭的火箭和火控系統組成。
MLRS還可用來發射二元化學彈頭的火箭和美國陸軍戰術飛彈系統。目前還在研製輕型MLRS和雷射制導的MLRS。MLRS於1980年4月由美國凌一坦姆科一沃特公司開始進行全面研製，1982年初開始少量生產，並陸續裝備前述北約各國。美國陸軍於1983年將其投入戰場。在這次海灣戰爭中MLRS與其它火箭配合使用，摧毀了伊拉克許多軍事目標，引起了人們的關注。
美國新一代重型運載火箭的設計方案
美國國家航空航天局（NASA）2012年12月14日正式公布美國新一代重型運載火箭的設計方案。這一名為“太空發射系統”（Space Launch System，簡稱SLS）的運載火箭所具備的動力可謂史無前例，能夠將太空人送往小行星和火星，未來將成為人類探索宇宙深處的主要工具。
出爐史上最強火箭方案
在“亞特蘭蒂斯”號2012年夏天完成絕唱之旅後，美國所有的宇航飛機都已退役，只能依賴俄羅斯的“聯盟”號宇宙飛船往返國際空間站。NASA計畫將往返國際空間站的新太空飛行器的研發和運營交給私營機構，但這些商用火箭和太空飛船正式派上用場還需要等到2015年左右，而且它們只能將太空人送上國際空間站所在的近地軌道，無法前往更遠的地方。
為了對更廣袤的宇宙進行探索，NASA需要研發全新的火箭運載系統。在多名美國聯邦議員的陪同下，NASA局長查爾斯·博爾登2012年12月14日在NASA總部正式公布了SLS運載火箭設計圖，它將和正在研發的新型“獵戶座”載人太空飛行器一起成為人類探索火星和更遠宇宙的利器。
SLS運載火箭將是人類歷史上最強大的發射裝置，比約40年前將“阿波羅”飛船上的太空人送上月球的“土星5”號火箭還要厲害。在三級火箭的基礎上，最高配置的SLS火箭將有五級系統。NASA在聲明中說，SLS火箭的動力得到了大幅提高，它是“土星5”號之後最強大的發射載體，“可以將太空人送往從來沒有人到過的宇宙深處”。SLS火箭的搭載能力是其設計的一大亮點，初步設計是搭載70噸的重物，將來這個數字還會再提高到130噸，相當於75輛標準的SUV車。世界上最大的商業火箭“阿麗亞娜5”型和“三角洲IV”重型火箭只能將20多噸的物體送上近地軌道。NASA計畫在SLS火箭的頂端搭載“獵戶座”載人太空飛行器，一次可以將4到6名太空人送上天。除了載人太空飛行器之外，SLS火箭頂端還可能搭載專供太空人生活的居住艙以及專門用於在目標星球使用的降落艙。
時間2030年後去火星
SLS火箭預計在2017年進行無人發射試驗，2021年底前完成載人發射，2025年將嘗試登入近地小行星，未來還要嘗試飛向火星，甚至是更遠的宇宙深處。探索小行星和火星還沒有具體的時間表，歐巴馬表示要在2025年之前將太空人送上小行星，但沒有提到送上火星的時間。有關專家說，將載人飛行器發射到火星至少要等到2030年以後。
SLS火箭還可能用於往返國際空間站，或者將太空人送往距離地面3.6萬公里的同步軌道，以修補損壞的通訊衛星。NASA負責載人探索項目的高級官員比爾·格斯登美爾透露，NASA科學家已經開始探討SLS火箭未來的多用途了，“不過還是在概念階段，需要根據火箭屆時的真實表現來探討更多的細節”。這款火箭的研發充分展現了美國在航天探索方面的雄心。NASA局長查爾斯·博爾登表示，SLS標誌著“美國宇宙探索的新篇章正在被書寫”。“歐巴馬總統要求我們想別人所不敢想，這項工程正是我們要做的。”
