火箭是怎么飞上太空的？

俗话说，天高任鸟飞，海阔凭鱼跃。航天技术的发展是当今各国综合国力的直接体现，所有发达国家都把提高综合国力作为发展战略的首要目标。这些年来，我国的航天事业取得一次次的突破，如今还打造了我国专属的空间站。我们都知道，人造卫星、载人飞船、空间站等航天器进入太空均离不开火箭的助力，那么你知道火箭是怎么飞上天的吗？

火箭飞上天的原理

火箭飞行的基本原理是利用动量守恒定律。火箭在向上飞行的时候，大量的燃料和氧化剂在燃烧室中燃烧，背着火箭上升的方向不断地喷出大量速度很大的气体，使得火箭在上升的过程中得到了很大的动量，从而获得巨大的前进速度。通过燃气爆炸产生的冲量，气体在喷射的过程中与火箭升空的方向形成了一个反向的冲击力，推动火箭靠着反冲力冲破云霄。

在现实生活中，我们经常会看到这样的现象，一个充足气的气球拿在手上，突然放手时气体会从气球中喷出来，这时气球就向着相反的方向飞出去，这种运动遵循动量守恒定律，在物理上我们称作为反冲。

火箭的结构

火箭的结构可以分为四个主要部分：推进系统、制导系统、结构系统、有效载荷。

1、推进系统

推进系统是火箭的动力源，它包括推进剂、燃烧室、噴嘴等部件，负责产生并控制火箭的推力。根据推进剂的物态，推进系统可以分为固体火箭、液体火箭和混合火箭。固体火箭的优点是结构简单、可靠性高、成本低，缺点是推力难以调节、比冲较低、安全性较差。液体火箭的优点是推力可调节、比冲较高、安全性较好，缺点是结构复杂、可靠性低、成本高。混合火箭是指使用固体燃料和液体氧化剂的火箭，它综合了固体火箭和液体火箭的优缺点，但技术难度较大。

2、制导系统

制导系统是火箭的大脑，它包括传感器、计算机、执行器等部件，负责控制火箭的飞行姿态和轨道。制导系统可以分为惯性制导、无线电制导、光学制导等类型。惯性制导是指利用陀螺仪、加速度计等装置测量火箭的运动状态，并与预设的飞行程序进行比较，通过调节噴嘴的偏转或释放一定量的气体来修正火箭的姿态和轨道。无线电制导是指利用地面或空中的雷达、导航信号等向火箭发送飞行指令或数据，让火箭按照接收到的信息进行飞行。光学制导是指利用红外、可见光、激光等光学信号来引导火箭飞行，通常用于末段制导或精确打击。

3、结构系统

结构系统是火箭的骨架，它包括筒体、骨架、舱门等部件，负责承受并传递各种载荷和应力，保证火箭的完整性和稳定性。结构系统的设计要考虑到火箭的重量、强度、刚度、热防护、气动特性等因素，以达到轻量化、高效率、高可靠性的目标。

4、有效载荷

有效载荷是火箭的任务目标，它包括卫星、宇宙飞船、弹头等部件，负责执行各种科学、军事、商业等任务。有效载荷的设计要考虑到火箭的性能、环境、接口等因素，以满足任务的需求和规范。

火箭发射过程

火箭发射分为五个阶段：准备阶段、点火阶段、升空阶段、分离阶段、宇航员进入太空。

1. 准备阶段

火箭装载：将火箭垂直安装在发射台上，并进行最后的检查和测试，包括结构、系统、燃料供应等的验证。

系统检查：对火箭的各个系统进行详细检查，包括推进系统、导航系统、通信系统、生命支持系统等，确保它们运行正常。

宇航员准备：宇航员穿上宇航服，接受最后的身体检查和准备工作，包括逃生程序、应急情况处理和航天器操作的训练。

2. 点火阶段

点火序列：按照预定的顺序启动火箭的各个发动机。这包括引燃起动剂、点燃主燃料和氧化剂，并确保它们以正确的比例混合。

火箭点火：启动点火序列后，发动机中的燃料和氧化剂开始燃烧，产生高温高压的燃烧气体。这些气体通过尾部的喷管以极高的速度喷出，产生向后的推力，推动火箭向上运动。

3. 升空阶段

初期升空：火箭开始逐渐增加推力，克服地球引力，并逐渐加速向上升空。火箭的控制系统确保它垂直起飞，保持稳定的姿态和飞行方向。

穿越大气层：随着火箭的高度和速度增加，它逐渐脱离地球的大气层。这个过程中，火箭需要克服大气阻力，并逐渐加速到足够的速度，以维持稳定的轨道。

4. 分离阶段

助推器分离：当火箭达到一定高度或速度时，助推器完成其任务，并通过爆炸螺栓或其他机械装置分离，以减轻整个火箭的重量。

上面级启动：助推器分离后，上面级的发动机启动，继续将火箭推向目标轨道或太空。

5. 宇航员进入太空

达到预定轨道：一旦火箭进入预定轨道或太空，推进系统调整火箭的轨道和速度，使其与目标轨道相匹配。

宇航员解除安全带：一旦火箭稳定在轨道上，宇航员可以解除安全带，进入零重力环境。

科学实验和任务执行：宇航员可以开始进行科学实验、任务执行或航天器对接等活动。