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火箭原理

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与火箭原理空间探测从地球到太空地球是人类文明的摇篮,可是地球的引力又把人类紧紧地束缚在地球表面;大气层为人类营造了安全,温暖,湿润的生存环境、可是它又限制了人类的视野和活动范围.不过,人类的想象力和探索精神并不会因此泯灭.一百年来,科学家和天文爱好者们一直在为实现人类飞出地球的梦想在做着不懈的努力.现代火箭的先驱人齐奥尔科夫斯基是现代火箭理论的奠基人.他生于1857年,从小自学,40岁左右开始研究火箭.1903年他发表了著名论文《乘火箭飞船探索宇宙》.他最早从科学的角度论述了人能够在宇宙空间工作和生活.他的理论完整,系统,至今在任何一本讲述火箭理论的书中都会讲到他提出的理论、公式,人称他为火箭之父.
火箭诞生的历程使液体火箭竖直上升91米奥伯特(德)1939年成功地发射了世界上
第一枚液体火箭哥达德(美)1926年3月16日开始试制液体火箭1920年事件人物时间火箭的基本原理(1)
我们都知道牛顿第三定律,即作用力与反作用力定律.在航空领域里、火箭就是应用牛顿第三定律的杰出代表.火箭正是靠着燃料推力产生的反作用力而冲上云霄的.
火箭的基本原理(2)
火箭飞行的另一个重要依据就是动量守恒定律.燃气喷发时做反冲运动,作用力很大,作用时间短、从而使火箭获得很大的速度,进而飞入太空.
火箭飞行的过程固体火箭是如何推进的固体火箭的推进剂为固体,这种推进剂又称为火药,火药铸成块状,排放在箭体内、占了大部分空间.固体火箭结构简单,制作方便,装入火药后可以长期存放,随时可以点火;点燃后燃烧时间短、燃烧的激烈程度无法控制,发射时震动大,因此它不适于发射载人的飞行器,多用于军事方面.
固体火箭推进原理示意图液体火箭是如何推进的液体火箭的推进剂为液体,燃料和氧化剂的组合情况很多,如酒精和液态氧,煤油和液态氧,液态氢和液态氧等.液体火箭燃烧时间长,便于控制,控制推进剂的输送、可以使火箭停火、重新点燃、从而控制火箭的飞行速度,操纵很方便.液体火箭的燃料不易储藏,成本很高.它是进行宇宙航行的主要交通工具.
液体火箭推进原理示意图火箭提速依据的公式
齐奥尔科夫斯基曾经提出了一个公式:这里、v是发动机停火时火箭的速度,μ是喷气的速度,M0是火箭起飞时的总质量,Mk是发动机停火时(即推进剂燃尽后)剩余部分的质量,ln是自然对数符号.怎样给火箭提速由齐奥尔科夫斯基的公式可知,火箭飞行速度与μ和M0Mk的自然对数成正比、即喷气速度越大,所携带推进剂越多,火箭最后能达到的速度也就越大.因此我们考虑寻找超高能燃料提高喷气速度或是提高质量比M0Mk.事实上,目前尚未研制出用以提速的高能燃料;而若想提高质量比、就要在不改变推进剂质量的前提下减轻壳体质量,这样也是行不通的.于是,人们想出了给火箭接力的办法.
火箭接力的三种形式串联式并联式混联式
第一颗人造地球卫星为了使航天技术更好地为人类服务,人造卫星诞生了,它可以环绕地球运动,搜集资料和传输各种信息.
1957年10月4日,一条火龙腾空而起,为月球添了一个新伙伴,它就是前苏联发射的第一颗人造卫星东方一号.
中国的第一颗人造卫星1970年4月24日,随着一曲《东方红》的旋律在神州大地上回响、我国自行研制的东方红一号人造卫星由长征一号运载火箭发射成功,从而标志着中国成为继苏联、美国,法国,日本之外世界上第五个能够独立发射卫星的国家.
航天飞机的诞生载人飞行是一件严肃的事情.要解决一系列复杂的技术问题和医疗,生物学问题.对此,火箭无能为力、于是人们想到了航天飞机.航天飞机的发射实况宇航员在航天飞机货舱内工作的情景从月球走向太空随着科技的进步,人类把眼光伸向了月球.1969年,美国发射了阿波罗11号月球探测器.下图是它的示意图.
月球上的第一步1969年7月20日22时56分20秒,美国宇航员阿姆斯特朗走出登月舱,标志着人类迈出了走向月球的第一步.
认识太阳系从认识月球开始,人类已基本了解了太阳系其它行星的大致情况.中国的载人航天事业经过40多年不懈努力、中国已拥有一支技术高超的太空科技队伍、已具备发射宇宙飞船的技术实力.
1999年11月20日,中国第一艘载人实验飞船神舟号发射升空;2001年1月,神舟二号也顺利升空、中国将在下一阶段实施载人航空实验.
中国的二一一计划据有关资料报道,中国将在二十一世纪初完成二一一计划,计划内容包括:建成卫星共用平台和新一代运载火箭系列两大型谱;建立一个天地一体化的综合卫星应用体系;实现一个空间科学研究与探测工程.
后记人类是伟大的,人类探测空间的历史也是不平凡的.从1926年世界上第一枚液体火箭试制成功以来,差不多80年的时间过去了,我们对于空间领域的探测也有了相当的进展.未来的路还长,而且充满希望.这希望要靠我们来实现.圆人类探索宇宙之梦,任重而道远.
资料来源新浪网天极网天趣网中国科普网牛津剑桥发明百科《飞上蓝天,飞向宇宙》
《中国大百科全书》
制作人:王蕊佳2001年1月

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