從“風火輪”到現代火箭

韓吉辰

《西游記》中有很多千奇百怪的升天法術，最常見的是“騰云駕霧”。其實這是不科學的，因為云和霧都是由細小水滴組成的，小水滴要比同體積的空氣重八百倍呢，本應下落，只是依靠地面上升騰的熱氣流把它們托住了，所以依靠云霧上天是絕不可能的。在神仙的升天術中，只有哪吒三太子與眾不同，他把“風火輪”踏在腳下，向下噴火，扶搖直上。想必作者是受煙花升天的啟發而想出這般裝備。

中國是世界上公認的火箭故鄉，早在宋代人們就對火箭的基本原理有了一定的認識，比如煙花中的“鉆天猴”，北宋時期在抗擊遼兵入侵時，士兵曾用火藥從箭尾燃燒噴射，以加大箭的射程，火箭一詞即由此而來。萬戶飛天的故事更是載人航天的起源。

現代火箭的應用包括軍用和民用兩大方面。你看，從民間節日焰火到各種探空火箭，直到將人類送上月球的巨型運載火箭，從攻擊陸地、水面和空中目標的各類導彈到攻擊太空目標的反衛星火箭武器，還有利用火箭助推的魚雷、靶機、滑車，火箭的應用范圍非常廣泛。

搭載人類夢想的太空天梯

航天與航空的不同，主要是看在地球大氣層內還是在大氣層外，航空器諸如飛機、氣球和飛艇等的飛行都需要依靠空氣，而航天器不但能在空氣中飛行，還可以在太空中飛行。火箭是目前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。火箭的速度是由火箭發動機工作獲得的。火箭噴出的高速氣體給予火箭本體一個反作用力，即推力。在飛行過程中，隨著推進劑的消耗，火箭的質量不斷減小，速度不斷增大。

火箭的基本組成部分有推進系統、箭體結構和有效載荷，有控火箭還裝有制導和控制系統。推進系統是火箭飛行的動力源。固體火箭的推進系統就是固體火箭發動機，液體火箭的推進系統包括發動機、推進劑貯箱、增壓系統。

20世紀40年代以來，火箭得到了飛速發展和廣泛應用。火箭的結構日益龐大，系統越來越復雜，精度不斷提高。人造衛星運載火箭的質量已由早期的幾噸提高到3 000多噸，火箭將進一步向可靠性高、經濟性好和多次使用的方向發展。目前，化學火箭仍將占有重要的地位，電火箭將進入實用階段，太陽能火箭和光子火箭研究也取得了新的進展。

我國的現代火箭技術

我國現代火箭技術發展很快，已先后研制成功13種“長征”運載火箭。這些火箭分別從酒泉、西昌、太原三個發射中心起飛。長征系列運載火箭從1970年4月24日成功發射我國第一顆人造地球衛星“東方紅一號”后，迄今共執行了200多次發射任務，其中將10艘“神舟”系列宇宙飛船送入太空軌道運行。2007年10月24日，“長征三號甲”運載火箭還把“嫦娥一號”探月衛星送上了預定軌道，成為我國航天事業發展史上繼成功發射人造地球衛星和載人宇宙飛船之后的第三個里程碑。

近些年，我國的運載火箭技術取得了突飛猛進的發展，“長征三號甲”運載火箭因其高成功率和高可靠性，被譽為長征系列運載火箭“家族”中的“常勝將軍”。2007年10月30日，中國新一代運載火箭產業化基地在天津開工建設。新一代運載火箭亦稱新型大推力運載火箭，其型號命名為“長征五號”系列。它具有三個明顯的特點：一是推力大，能滿足發射不同用途的大型衛星、宇宙飛船和空間站的需要，能夠承擔國內外新型航天器的發射任務：二是無污染，換句話說，新一代運載火箭是無毒、無污染的“綠色”火箭：三是通用化，通過不同組合可滿足多種需求，降低制造成本。

當新一代運載火箭點火騰空時，那將標志著我國和平開發利用空間資源的能力邁上了一個新的臺階。

知識鏈接

世界上威力最強大的火箭

世界上威力最強大的火箭是美國用來運載阿波羅飛船的“土星5號”，總高將近100米，相當于30多層樓高，直徑也有10米，起飛時的總質量超過3 000噸，相當于一列滿載的火車。土星5號是三級火箭，由S-lC第一級、S-2第二級、S-4B第三級、儀器艙和有效載荷組成，它上面的部件多達200多萬個，一秒鐘要燒掉三四輛大卡車裝的燃料。

第一套個人火箭裝置

墨西哥的發明家發明了世界上第一套個人火箭裝置。這套裝置名為“火箭帶”，價值13萬英鎊，由過氧化氫提供動力，在800馬力火箭的推動下，它能以每小時60英里（約96千米）的速度讓使用者體驗鳥兒自由飛翔的感覺。但目前這個裝置只能飛行幾十秒鐘，發明者正在進一步改進。為了彌補這一缺憾，飛行愛好者在購買它的同時，還將獲贈一個無限自造火箭燃料的特殊裝置。