从人类发明火器的那一刻起,就不断对太空进行探索,今天小编就来说说关于火箭发射的小常识?下面更多详细答案一起来看看吧!
火箭发射的小常识
从人类发明火器的那一刻起,就不断对太空进行探索。
时至今日,我们已经发明了火箭,来帮助人类进入太空,就连远在38万公里之外的月球,也变得“触手可得”。目前几个航空大国都掌握了成熟的火箭运载技术,这玩意儿说复杂还挺复杂的,毕竟是烧钱的技术活儿。但是说简单点,也就那回事儿——就是利用发动机的强大反推力,把火箭送上太空之中!
火箭发射
或许大家就有问题了,火箭发动机咱多多少少了解一些,那为啥火箭可以垂直发射,而不会歪掉呢?所以今天咱们就说说,火箭的稳定控制装置!它其实和我们小时候的一个玩具有关,有答案的小伙伴可以先打在评论区,看你猜得对不对。
提起火箭就得先说它的发展史了,早在17世纪,牛顿就提出了,离开地球的理论方法:地球是一个具有强大引力的球体,只要某物体达到宇宙第一速度,就能克服地球引力,绕地飞行。宇宙第一速度为每秒7.9千米,当物体的速度超过,宇宙第一速度的时候,它就可以挣脱地球引力飞向太空!
不过当时技术手段有限。别说达到第一宇宙速度,就是超音速也没有达到,所以人类连飞翔都没有实现。直到1783年,蒙哥菲尔兄弟,发明了载人热气球。
载人热气球
这是人类第一次长时间脱离地面,而热气球上升的极限高度,在1862年达到了9144米,不过这高度离遨游太空还差得太远,而且从热气球的原理来讲,它没有办法脱离大气层,就算后来飞行速度更快的飞机,离开大气层也是寸步难行,因为飞机和热气球,都需要空气来产生升力。
1920年,美国教授罗伯特·哥达德,发表了论文著作,宣称多级火箭可以上升到200英里的高度,更大的火箭甚至可以到达月球,不过他却受到了媒体的嘲讽。直到1926年世界第一枚火箭试飞成功。虽然这液态火箭只飞了2.5秒,飞行高度只有41英尺,但是成功打开了液体火箭技术的大门,开辟人类航天史的新纪元,是人类探索太空的重要一步。
1957年10月4日,苏联人第一次把人造卫星送上了太空,运载火箭是由洲际导弹改造的,不得不说当时苏联的实力真心强大,也证实火箭之父哥达德的正确。
苏联第一颗人造卫星
从上个世纪60年代开始,美苏开始了冷战阶段,对抗方式从武器装备竞赛,发展到争夺太空霸主地位,火箭技术在这一时期快速发展。先是苏联人尤里·加加里,首次进入太空,打败美国,随后在60年代末,随着美国阿波罗11号完成,人类第一次登月成功,太空竞赛达到了顶峰。至此,人类的火箭技术,可以说是相当成熟了。
而其中的关键技术就是火箭发动机,它是利用冲量原理,自带推进剂,不依赖外界空气的喷气发动机。而发动机的相关技术,和发展历史都比较复杂曲折,有机会再给大家详细讲解。回到最初的那个问题,为啥火箭可以垂直发射,而不会歪掉呢。这个就比较简单了,但是也要分两个部分来回答,首先是必须要垂直发射,如果倾斜发射就需要一个滑行轨道,就跟飞机起飞差不多。
长征五号b运载火箭
由于火箭体型十分庞大,那么就会占用发射场地,而且火箭滑动时还会影响,火箭发射时的入轨精度,垂直发射就没这么多事,只要发动机给力就行。那么火箭在起飞后,是如何保持平衡而不歪倒呢?
其实火箭的平衡控制原理,就跟我们小时候玩的陀螺有关。火箭的姿态控制器就有陀螺仪。发动机为火箭升空提供推进力,在大气层高速运动时,遇到任何水平方向的气流和阻力时,都会产生极其微小的倾角,在高速推进过程中会产生角速度,此时火箭会倒向一边。
这个状态大家在生活中见过,拿一个吹足气的气球,然后突然松手,气球在空间里乱窜的状态,就像方向失控的火箭。为了解决这一问题,科研人员给火箭设计了多个可以旋转的发动机喷口,它们可以在不同的方向提供推力,使得推力方向锁定在火箭的质心上。当火箭受到外力倾斜时,姿态控制器就会调整发动机喷口,让火箭保证垂直发射。
俄罗斯液体火箭发动机
姿态控制器如何得知火箭的运行状态呢,秘密就在于这个陀螺仪。大家小时候都玩过陀螺,它在高速旋转的时候,可以和地面保持垂直,并且流畅运动,科学家利用这一特性,解决了火箭升空姿态控制的难题。先在火箭控制舱内安装一个电动陀螺仪,当火箭倾倒时陀螺仪自转轴的,方向始终保持不变,而陀螺仪底部的基座则会产生一定的转角,通过传感器将这个变化的转角,转变成大小不同的电势差,再通过计算机控制发动机,来保持火箭的稳定飞行。
虽然我国的航天事业起步较晚,但是通过几代人的不断努力,中国的航天技术已经和国外一样先进,而且为了提高火箭的运行精度,我国的火箭姿态控制器里面,还安装了北斗导航仪、星敏感器和加速度计,以此修正和锁定火箭的飞行轨迹。
对于当今的世界发展格局来讲,宇宙的探索是人类新的未来,更关乎国家的利益和国防事业,所以航空航天技术至关重要,让我们为科学家们点赞加油!